题目内容
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm,导轨平面与水平面成θ=37°角,上端连接阻值为R=2Ω的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度B=0.4T。质量为0.2kg、电阻为1Ω的金属棒ab,以初速度v0从导轨底端向上滑行,金属棒ab在安培力和一平行与导轨平面的外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=3m/s2、方向和初速度方向相反,在金属棒运动过程中,电阻R消耗的最大功率为1.28W。设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。(g=10 m/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8)
求:
(1)金属棒产生的感应电动势的最大值
(2)金属棒初速度v0的大小
(3)当金属棒速度的大小为初速度一半时施加在金属棒上外力F的大小和方向
(4)请画出金属棒在整个运动过程中外力F随时间t变化所对应的图线
解:
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(2)
(1分)
(1分)
(3)当
时,
(1分)
分两种情况
ⅰ)在上升过程中
(1分)
(1分)
方向沿导轨平面向上 (1分)
ⅱ)在下降过程中
(1分)
(1分)
方向沿导轨平面向上 (1分)
(4)如图所示(3分)
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