题目内容

如图所示,平行导轨的倾角为θ,导轨间距离为L,处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中;导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻.将质量为m的导体棒ab由静止释放后下滑,已知ab棒的电阻也为R,已知棒与导轨间的动摩擦因数为μ,求导体棒在释放瞬间的加速度大小.
分析:导体棒在释放瞬间受重力、支持力、摩擦力和安培力,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.
解答:解:受力分析如图所示,
导体棒受重力mg、支持力FN摩擦力f和安培力F,
x轴方向上 mgsinθ-Fcosθ-f=ma,
y轴方向上 FN=mgcosθ+Fsinθ,
摩擦力为 f=μFN
其中安培力 F=BIL
电流强度 I=
E
R+R+r

根据以上方程可以解得,
a=gsinθ(1-μ)-
BEL(cosθ+μsinθ)
m(2R+r)

答:导体棒在释放瞬间的加速度的大小为gsinθ(1-μ)-
BEL(cosθ+μsinθ)
m(2R+r)
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.
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