题目内容
如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为α,导轨的电阻不计,导轨的N、P端连接一阻值为R的电阻,导轨置于磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中.将一根质量为m、电阻不计的导体棒ab垂直放在导轨上,导体棒ab恰能保持静止.现给导体棒一个大小为v0、方向沿导轨平面向下的初速度,然后任其运动,导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好.设导体棒所受滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等.求:
(1)导体棒与导轨间的动摩擦因数?;
(2)导体棒在导轨上移动的最大距离x;
(3)整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q.
(1)导体棒与导轨间的动摩擦因数?;
(2)导体棒在导轨上移动的最大距离x;
(3)整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q.
(1)因为导体棒处于平衡状态,故由受力分析知:mgsinα=f静max
由题意知:f滑=μmgcosα=f静max
联立可得:μ=tanα
(2)设棒在减速中的某一时刻速度为v,取一极短时间△t,发生了一段极小的位移
△x,在△t时间内,磁通量的变化为△Φ,△Φ=BL△x
I=
| E |
| R |
| △Φ |
| R△t |
| BL△x |
| R△t |
导体棒受到的安培力为:F安=ILB=
| B2L2△x |
| R△t |
△t很小,则F安为恒力,选沿斜面方向为正方向,则在△t时间内有:-F安=ma
即-
| B2L2△x |
| R△t |
| △v |
| △t |
两边求和,∑(-
| B2L2△x |
| R |
得
| B2L2x |
| R |
故最大滑动距离为x=
| mv0R |
| B2L2 |
(3)由题意可知:重力所作的功等于克服摩擦力所作的功
由能量守恒定律得:Q=
| 1 |
| 2 |
答:(1)导体棒与导轨间的动摩擦因数?=tanα;
(2)导体棒在导轨上移动的最大距离x=
| mv0R |
| B2L2 |
(3)整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热等于
| 1 |
| 2 |
练习册系列答案
相关题目