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问题详情:
如图,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间、矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0。现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计)。重力加速度为g。求:
(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;
(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;
(3)试分析讨论ab棒进入磁场后可能出现的运动情况。
【回答】
(1);(2);(3)见解析
【详解】
(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为
E =" BLv " ①
电路中电流 I =②
对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL =" 0 " ③
联立①②③式解得 v =
(2) 由能量守恒定律:mg(d0+ d) = E电+mv2④
解得:
(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,由mgd0=mv02,得v0=
棒在磁场中匀速时速度为v =则:
①当v0=v,即d0=时,棒进入磁场后做匀速直线运动
②当v0< v,即d0<时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
③当v0>v,即d0>时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:解答题
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