题目内容

如图所示,电阻忽略不计的光滑导轨AB、CD相距0.5m平行放置,其长度足够长,AB、CD组成的平面与水平面成30°角.垂直于ABCD平面斜向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T,电源电动势E=2V、内阻r=1Ω,R1=2Ω,金属杆MN的电阻R2=2Ω.闭合电键S后,MN恰好静止在斜面上.g=10m/s2.求:
(1)金属杆MN的质量.
(2)断开电键S后,MN获得的最大加速度和最大速度.
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(1)电键闭和时:I=
ε
r+R
×
1
2
=
2
1+1
×
1
2
A=0.5A

mgsin30°=BIL
  m=
BIL
gSin300
=
1×0.5×0.5
10×0.5
Kg=0.05Kg

(2)当电键断开瞬间,MN加速度最大:
a=
mgSin300
m
=gSin300=5m/S2

当MN加速度为零时,速度最大.
Mgsin30°=BI′L
其中I′=
BLVm
R1+R2

代入数据后得到:Vm=4m/s
答:(1)金属杆MN的质量0.05Kg.
(2)断开电键S后,MN获得的最大加速度5m/s2和最大速度4m/s.
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