题目内容
(09年肇庆市期末)(17分)如图甲所示,足够长的金属导轨MN和PQ与一阻值为R的电阻相连,平行地放在水平桌面上,质量为m的金属杆可以无摩擦地沿导轨运动.导轨与ab杆的电阻不计,导轨宽度为L,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面.现给金属杆ab一个初速度v0,使ab杆向右滑行.回答下列问题:
(1)简述金属杆ab的运动状态,并在图乙中大致作出金属杆的v一t图象
(2)求出回路的最大电流值Im并指出电流流向
(3)当滑行过程中金属杆ab的速度变为v时,求杆ab的加速度a
(4)电阻R上产生的最大热量Q.
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解析:(1)做加速度减小的减速运动直到停止运动。 (3分)
图象如答图1 (2分)
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(2)金属杆在导轨上做减速运动,刚开始时速度最大,感应电动势也最大,有:
Em = BLv0 (1分)
所以回路的最大电流Im =
(2分)
金属杆上电流方向从a到b (1分)
(3) E = BLv (1分)
F= BIL (1分)
由闭合电路欧姆定律得:I =
(1分)
由牛顿第二定律得:F = ma (1分)
解得:a = B 2L2 v / (mR) (2分)
(4) 由能的转化和守恒有: Q =
mv20 (2分)