题目内容

如图12-2-19(1)所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.

(1)由b向a方向看到的装置如图12-2-19(2)所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;

(2)在加速下滑的过程中,当ab杆的速度大小为时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;

(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.

(1)ab杆受到一个竖直向下的重力;垂直斜面向上的支持力;沿斜面向上的安培力

(2)(3)


解析:

(1)ab杆受到一个竖直向下的重力;垂直斜面向上的支持力;根据楞次定律的“阻碍”作用可得所受的安培力沿斜面向上.(画图略)

(2)当ab杆的速度大小为时,产生的感应电动势为,此时杆ab的电流为;受到的安培力为.

根据牛顿第二定律得

即

(3)当加速度为零时速度达到最大即

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