题目内容

水平面上有两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻相连接.导轨上放一质量为m的金属细杆,如图2-4-7所示,金属杆与导轨的电阻忽略不计,匀强磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动的速度v也会改变,v和F的关系图线如坐标图2-4-8所示.(取重力加速度g=10 m/s2)

(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?

(2)若m=0.5 kg,L=0.5 m,R=0.5 Ω,则磁感应强度B多大?

(3)由vF图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

            

图2-4-7                             图2-4-8

解析:(1)金属杆运动后,回路中产生感应电流,金属杆将受拉力和安培力作用,且安培力随着速度的增大而增大,杆所受合力减小,加速度减小,速度增大,运动性质为:加速度减小的加速运动.

(2)金属杆切割磁感线产生的电动势为E=BLv,电流为I=,安培力为F安=BIL=

由图线可知,金属杆受拉力、安培力、阻力三个力的作用,匀速时有合力为零,F安+F阻=F,即+F阻=F,整理得v和F的函数关系:v=(F-F阻),斜率k=,由图可知k=2,即=2,解得:B=1 T.

(3)由直线的截距可以求得金属杆所受的阻力,F阻=2 N,若金属杆所受阻力只有摩擦力,我们可以求得金属杆与轨道间的动摩擦因数,F阻=μFN=μmg,所以,μ=0.4.

答案:(1)加速度减小的加速运动

(2)B=1 T(3)截距为阻力,F阻=2 N,动摩擦因数为0.4

练习册系列答案
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