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如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ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.整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.导轨和金属杆的电阻可忽略.让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,经过一段时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中,电阻R上产生的热量为Q.导轨和金属杆接触良好,重力加速度为g.求:(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小;(2)磁感应强度的大小;(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度.

如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ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.整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.导轨和金属杆的电阻可忽略.让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,经过一段时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中,电阻R上产生的热量为Q.导轨和金属杆接触良好,重力加速度为g.求:(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小;(2)磁感应强度的大小;(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度.

发布时间:2025-02-16 17:13:46
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答案:(1)设金属杆受安培力FA,当金属杆达到最大速度时,杆受力平衡FAm=mgsinθ(2)当杆达到最大速度时,感应电动势为Em,感应电流为 ImEm=BLVm根据欧姆定律得:Im= BLvm R 由 FAm=BImL            B= Fm ImL 解得 B= mgRsinθ vmL2 (3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h由能量守恒   mgh= 1 2 mvm2 Q得   h= m v 2m 2Q 2mg 答:(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小为mgsinθ;(2)磁感应强度的大小为 mgRsinθ vmL2 ;(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度为 m v 2m 2Q 2mg . BL vmR
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