题目内容

如图所示,竖直平面内的金属导轨,轨距为20cm,金属导体ab可以在导轨上无摩擦地向下滑动,金属导体ab的质量为0.2g,电阻为04Ω,导轨电阻不计,水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T.当金属导体ab从静止自由下落0.8s时,突然接通电键K.求:

(1)电键K接通前后,金属导体ab的运动情况;

(2)金属导体ab的最终速度为多大?(设导轨足够长,取

 

答案:
解析:

解析:已知l=20cm=0.2m,m=0.2g,R=0.4,B=0.1T,t=0.8s,g=10m/s

(1)K接通前,ab只受重力,所以ab做自由落体运动.

K接通后,ab切割磁感线产生感应电流,受向上的安培力和向下的重力的作用.接通时ab的速度:v=gt=10×0.8m/s=8m/s.

ab棒受安培力的大小:

重力的大小:N<F所以ab棒做减速运动.速度减小,安培力也减小,当F=G时以后ab做匀速直线运动.

(2)设ab棒的最终速度为v,由(1)中的分析可知:F=G,即

所以:v=

答案:(1)略   (2)2m/s

说明:由题中分析可看出,随着ab棒下落到闭合开关K间隔时间的不同,ab棒以后的运动情况不同,有以下几种:

(1)先做变加速运动,再做匀速运动;(2)先做变减速运动,再做匀速直线运动;(3)始终做匀速直线运动.其速度图象分别如图中的甲、乙、丙,但ab棒的最终速度是相同的,最终速度大小与间隔时间t无关.

 


提示:


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