题目内容

1.如图光滑平行导轨倾角为θ=37°,处在磁感应强度为B=5T方向竖直向下的匀强磁场中,若电源的电动势E=6V、内阻r=1Ω,定值电阻R=2Ω,其余电阻不计,将质量为m=1kg、长度L=70cm的导体棒由静止释放,求导体棒释放瞬间加速度大小和方向?若改变磁场大小使导体棒处于静止状态,则磁感应强度为多少?

分析 导体棒在释放瞬间受重力、支持力和安培力,根据正交分解求出导体棒所受的合力,根据牛顿第二定律求出释放瞬间的加速度,加速度的方向与合力相同;
若改变磁场大小使导体棒处于静止状态,则要使安培力在沿导轨方向的分力等于重力沿导轨方向的分力即可;

解答 解:受力分析如图所示,导体棒受重力mg、支持力FN和安培力F,由牛顿第二定律:
mgsinθ-Fcosθ=ma
合力方向沿导轨平面向下
安培力F=BIL
电流$I=\frac{E}{R+r}$
解得a=0.4m/s2,方向沿导轨平面向下;
若改变磁场大小使导体棒处于静止状态,根据二力平衡有
mgsinθ=Fcosθ
其中安培力F=B1IL
解得B1=$\frac{75}{14}$T
答:导体棒释放瞬间加速度大小为0.4m/s2,方向沿导轨平面向下;
若改变磁场大小使导体棒处于静止状态,则磁感应强度为$\frac{75}{14}$T.

点评 解决本题的关键能够正确地进行受力分析,求出合力,运用牛顿第二定律进行求解;改变磁场后再对导体棒分析,根据二力平衡求解.

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