(2014•江西二模)间距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为30°,导轨的电阻不计,导轨的N、Q

(2014•江西二模)间距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为30°,导轨的电阻不计,导轨的N、Q端连接一阻值为R的电阻,导轨上有一根质量一定、电阻为r的导体棒ab垂直导轨放置,导体棒上方距离L以上的范围存在着磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直的匀强磁场.现在施加一个平行斜面向上且与棒ab重力相等的恒力,使导体棒ab从静止开始沿导轨向上运动,当ab进入磁场后,发现ab开始匀速运动,求:
(1)导体棒的质量;
(2)若进入磁场瞬间,拉力减小为原来的一半,求导体棒能继续向上运动的最大位移.
月光下的秋千 1年前 已收到1个回答 举报

洪家楼一号 幼苗

共回答了15个问题采纳率:100% 举报

解题思路:(1)由牛顿第二定律求出导体棒的加速度,由匀变速运动的速度位移公式求出速度,由安培力公式求出安培力,然后由平衡条件求出导体棒的质量.
(2)应用牛顿第二定律、安培力公式、分析答题.

(1)导体棒从静止开始在磁场外匀加速运动距离L,
由牛顿第二定律得:F-mgsin30°=ma,
由题意可知:F=mg,解得:a=
1
2g,
由速度位移公式得:v2=2aL,
解得,棒进入磁场时的速度:v=
gL,
棒在磁场中受到的安培力:FB=BIL=
B2L2v
R+r,
棒在磁场做匀速直线运动,由平衡条件得:
mgsin30°+
B2L2v
R+r=F,解得:m=
2B2L2
R+r

L
g;
(2)若进入磁场瞬间使拉力减半,拉力:F=
1
2mg,
导体棒受到的安培力:FB′=BI′L=
B2L2×
v
2
R+r=
B2L2v
2(R+r),
由牛顿第二定律得:F-mgsin30°-
B2L2v
2(R+r)=ma ①,
速度:v=
△x
△t ②,
加速度:a=
△v
△t ③,
由①②③得:
B2L2
△x
△t
R+r=m
△v
△t,即:
B2L2△x
R+r=m△v,
使式子两边对该过程求和,则有:
B2L2x
R+r=mv,
将v=
gL和m=
2B2L2
R+r

L
g代入,
解得:x=2L;
答:(1)导体棒的质量为
2B2L2
R+r

L
g;
(2)导体棒能继续向上运动的最大位移为2L.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律.

考点点评: 本题考查了求导体棒质量与导体棒位移问题,分析清楚导体棒的运动过程,应用牛顿第二定律、安培力公式、运动学公式即可正确解题,解题时注意微元法的应用.

1年前

5
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.255 s. - webmaster@yulucn.com