题目内容
【题目】如图所示,平行导轨置于同一水平面上,导轨间距为L,左端接电阻R。导轨内存在竖直向上的磁感应强度为B的有界匀强磁场,其边界MNPQ为一个边长为a的正方形,正方形的边与导轨成45°。以M点为原点,沿MP建x轴。一根质量为m的光滑金属杆(电阻忽略不计)垂直搁在导轨上,在沿x轴拉力F的作用下,从M点处以恒定速度v沿x轴正方向运动。问:
(1)金属杆在何处产生的感应电流最大,并求出最大感应电流Im,在图中电阻R上标出感应电流方向;
(2)请计算说明金属杆运动过程中拉力F与位置坐标x的关系。
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【答案】(1)
;感应电流方向如图
;(2)当
时,
;当
,
时,
;当
时,F=0
【解析】(1)由题意可知,金属杆在QN处即
时 (1分)
此时感应电动势εm为:εm=BLQNv=
Bav (2分)
感应电流Im为:Im=
=
(1分)
感应电流方向如右图(1分)
(2)由题意可知金属杆移动位移即为x,
安培力FAx=BIxLx (1分)
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所以FAx=
(1分)
当0≤x≤
a时:(1分) Lx=2x
拉力F等于安培力FA,即F=FA=
=
(2分)
当
a≤x≤
a时:(1 分)![]()
拉力F等于安培力FA,即F=FA=
(2分)/p>
当x>
a时:(1分)Lx=0
拉力 F=FA=0 (2分)
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