如圖,豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間、矩形區域內有...
問題詳情:
如圖,豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間、矩形區域內有垂直導軌平面向裡、寬為d的勻強磁場,磁感應強度為B。一質量為m,電阻為r的導體棒ab垂直擱在導軌上,與磁場上邊邊界相距d0。現使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸且下落過程中始終保持水平,導軌電阻不計)。重力加速度為g。求:
(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;
(2)棒ab在通過磁場區的過程中產生的焦耳熱;
(3)試分析討論ab棒進入磁場後可能出現的運動情況。
【回答】
(1);(2);(3)見解析
【詳解】
(1)設ab棒離開磁場邊界前做勻速運動的速度為v,產生的電動勢為
E =" BLv " ①
電路中電流 I =②
對ab棒,由平衡條件得 mg-BIL =" 0 " ③
聯立①②③式解得 v =
(2) 由能量守恆定律:mg(d0+ d) = E電+mv2④
解得:
(3)設棒剛進入磁場時的速度為v0,由mgd0=mv02,得v0=
棒在磁場中勻速時速度為v =則:
①當v0=v,即d0=時,棒進入磁場後做勻速直線運動
②當v0< v,即d0<時,棒進入磁場後做先加速後勻速直線運動
③當v0>v,即d0>時,棒進入磁場後做先減速後勻速直線運動
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:解答題
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