如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻．导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直
如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻．导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触．斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场．现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止．当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨．当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动．已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计．求
（1）a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度Ia，与定值电阻R中的电流强度IR之比；
（2）a棒质量ma；
（3）a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F．
（1）a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度Ia，与定值电阻R中的电流强度IR之比；
（2）a棒质量ma；
（3）a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F．
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解题思路：（1）由串并联电路的电流规律可得出两电阻中电流之比；
（2）对b棒由受力平衡可求得Ib，由（1）可求得Ia；因a棒离开磁场后机械能守恒，故返回磁场时的速度相等，则由返回磁场时做匀速运动可由受力平衡得出a的速度，联立各式可得出a的质量；
（3）已知Ib，则由安培力公式可求得b受到的安培力．
（2）对b棒由受力平衡可求得Ib，由（1）可求得Ia；因a棒离开磁场后机械能守恒，故返回磁场时的速度相等，则由返回磁场时做匀速运动可由受力平衡得出a的速度，联立各式可得出a的质量；
（3）已知Ib，则由安培力公式可求得b受到的安培力．
（1）a棒为电源，b棒和电阻R等值电阻
Ia
IR＝
2
1
（2）b棒保持静止，则mbg sinθ=BIbL
Ib=
mbgsinθ
BL①
Ia=2Ib②
a棒脱离磁场后机械能守恒，返回磁场时速度与离开时速度相等，为V，
返回进入磁场时匀速下降，则有：mag sinθ=
B2L2V
2R
V=
2Rmagsinθ
B2L2③
A棒匀速上升时 切割磁感线Ia=[BLV
R/2+R]④
由①---④得ma＝
3
2m
（3）Ia=2Ib
Ib=
mbgsinθ
BL
F=magsinθ+BIaL
b受到的安培力：
F＝
7
2mgsinθ．
点评：
本题考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；共点力平衡的条件及其应用；机械能守恒定律；串联电路和并联电路．
考点点评： 电磁感应常常与能量及受力结合，在分析此类问题时要注意物体的运动状态，从而灵活地选择物理规律求解．
1年前
8
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1年前1个回答
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