(2013•河南模拟)如图所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为α,在整个

问题描述:

(2013•河南模拟)如图所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为α,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止释放沿导轨下滑,已知ab与导轨间的滑动摩擦因数为μ.
(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质,画出其受力示意图.
(2)求ab棒的最大速度.
1个回答 分类:综合 2014-09-28

问题解答:

我来补答
(1)ab下滑做切割磁感线运动,产生的感应电流方向垂直于纸面指向读者,受力如图所示,受到重力mg、支持力N、摩擦力f、安培力F四个力的作用;随着速度的增大,感应电流在增大,安培力也在逐渐增大,而合外力在逐渐减小,加速度就逐渐减小.故ab棒做初速为零,加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时速度最大,最后做匀速直线运动
(2)设当棒的速度为v时,感应电动势为E,电路中的电流为I,则
  E=Blv
  I=
E
R
  F=BIl
则得:F=
B2l2v
R
由牛顿第二定律得:mgsinα-F-μmgcosα=ma
解得:a=g(sinα-μcosα)-
B2l2v
mR
当加速度为零时速度最大,设为νm
解得:νm=
mgR(sinα−μcosα)
B2l2.
答:(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质见上,画出其受力示意图如上图.
(2)ab棒的最大速度为
mgR(sinα−μcosα)
B2l2.
 
 
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