题目内容

2.根据磁场会对载流导体产生作用力的原理,人们研究出一种新型的发射炮弹的装置--电磁炮,其原理简化为:水平放置的两个导轨相互平行,相距d=1m,处于竖直向上的匀强磁场中,一质量为m=2Kg的金属棒垂直于导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,当金属棒中的电流为I1=4A时,金属棒做匀速运动,取g=10m/s2.求:
(1)匀强磁场磁感应强度的大小;
(2)当金属棒的电流I2=6A时,金属棒的加速度大小;
(3)保持金属棒中的电流I2=6A不变,若导轨的长度L=16m,金属棒滑离导轨的速度.

分析 (1)党金属棒匀速运动时,在水平方向上受力平衡,对金属棒进行受力分析,根据二力平衡列式求解即可.
(2)当金属棒的电流I2=6A时,安培力大于金属棒受到的摩擦力,对其受力分析,利用牛顿第二定律列式求解即可.
(3)金属棒在导轨上做初速度为零的匀加速直线运动,有运动学公式v2=2aL即可求得离开导轨时的速度.

解答 解:(1)、金属棒匀速运动时,受到的安培力和摩擦力平衡,有:F安=f
即为:BI1d=μmg
代入数据解得:B=0.5T
(2)由牛顿第二定律有:F安-f=ma
即为:BI1d-μmg=ma
代入数据解得:a=0.5m/s2         
(3)棒离开轨道时速度为v,有:
v2=2aL
代入数据解得:v=4m/s
答:(1)匀强磁场磁感应强度的大小为0.5T;
(2)当金属棒的电流I2=6A时,金属棒的加速度大小为0.5m/s2;
(3)保持金属棒中的电流I2=6A不变,若导轨的长度L=16m,金属棒滑离导轨的速度为4m/s.

点评 该题考查到了牛顿运动定律的应用和安培力的计算问题,对于牛顿第二运动定律,要知道是物体的运动和受力之间的桥梁,做到已知运动情况能解答其受力情况,已知受力情况能解答其运动情况.对于安培力的计算要特别注意电流与磁场之间的方向关系.

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