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  • 兩根水平放置的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌左端連一個(gè)R=1.8Ω的電阻,一根金屬棒ab的質(zhì)量為0.2kg,電阻為0.2Ω,橫跨在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直,整個(gè)裝置在豎直向上且B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

    兩根水平放置的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌左端連一個(gè)R=1.8Ω的電阻,一根金屬棒ab的質(zhì)量為0.2kg,電阻為0.2Ω,橫跨在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直,整個(gè)裝置在豎直向上且B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,已知ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.用水平恒力F=2N拉動(dòng)ab,使ab在導(dǎo)軌上平動(dòng),若不計(jì)導(dǎo)軌電阻,g=10m/s2,求:

    (1)棒速達(dá)4m/s時(shí),棒的加速度多大?
    (2)棒達(dá)到最大速度時(shí),棒兩端的電壓多大及最大速度?
    物理人氣:555 ℃時(shí)間:2020-01-25 11:05:10
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)當(dāng)金屬棒速度為v=4m/s時(shí),
    金屬棒受到的安培力FB′=
    B2L2v
    R
    ,
    由牛頓第二定律得:
      F-
    B2L2v
    R
    =ma,
    解得:a=2.5m/s2;
    (2)當(dāng)金屬棒由于切割磁感線而受安培力作用,當(dāng)金屬棒的受力達(dá)到平衡時(shí)速度達(dá)到最大,即
    由法拉第電磁感應(yīng)定律:E=BLvm
    由閉合電路歐姆定律:I=
    E
    R+r

    ab受的安培力F=BIL
    由力平衡得:F=F+μmg
    由以上四式可解得:vm=
    (F?μmg)(R+r)
    B2L2
    =
    (2?0.5×2)×(1.8+0.2)
    0.52×12
    m/s=8m/s.
    則棒兩端的電壓為 U=
    R
    R+r
    E
    =
    1.8
    1.8+0.2
    ×0.5×1×8V=3.6V.
    答:
    (1)棒速達(dá)4m/s時(shí),棒的加速度為2.5m/s2
    (2)棒達(dá)到最大速度時(shí),棒兩端的電壓為3.6V,最大速度為8m/s.
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