两根水平放置的足够长的平行金属导轨相距1m,导轨左端连一个R=1.8Ω的电阻,一根金属棒ab的质量为0.2kg,电阻为0

问题描述:

两根水平放置的足够长的平行金属导轨相距1m,导轨左端连一个R=1.8Ω的电阻,一根金属棒ab的质量为0.2kg,电阻为0.2Ω,横跨在导轨上并与导轨垂直,整个装置在竖直向上且B=0.5T的匀强磁场中,如图所示,已知ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.用水平恒力F=2N拉动ab,使ab在导轨上平动,若不计导轨电阻,g=10m/s2,求:

(1)棒速达4m/s时,棒的加速度多大?
(2)棒达到最大速度时,棒两端的电压多大及最大速度?
1个回答 分类:物理 2014-12-02

问题解答:

我来补答
(1)当金属棒速度为v=4m/s时,
金属棒受到的安培力FB′=
B2L2v
R,
由牛顿第二定律得:
  F-
B2L2v
R=ma,
解得:a=2.5m/s2
(2)当金属棒由于切割磁感线而受安培力作用,当金属棒的受力达到平衡时速度达到最大,即
由法拉第电磁感应定律:E=BLvm
由闭合电路欧姆定律:I=
E
R+r
ab受的安培力F=BIL
由力平衡得:F=F+μmg
由以上四式可解得:vm=
(F−μmg)(R+r)
B2L2=
(2−0.5×2)×(1.8+0.2)
0.52×12m/s=8m/s.
则棒两端的电压为 U=
R
R+rE=
1.8
1.8+0.2×0.5×1×8V=3.6V.
答:
(1)棒速达4m/s时,棒的加速度为2.5m/s2
(2)棒达到最大速度时,棒两端的电压为3.6V,最大速度为8m/s.
 
 
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