水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(图1)

问题描述:

水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(图1),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.现用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如图2.(取g=10m/s2

(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
1个回答 分类:物理 2014-10-30

问题解答:

我来补答
(1)金属杆在匀速运动之前,竖直方向上受力平衡,水平方向受到拉力F和向左的滑动摩擦力f及安培力F,由F=
B2L2v
R知,安培力大小与速度大小成正比,开始阶段,拉力大于安培力和滑动摩擦力之和,金属杆做加速运动,随着速度的增大,安培力增大,合力减小,加速度减小,故金属杆在匀速运动之前做加速度减小的变加速直线运动.
(2)速度为v时杆产生的感应电动势 ε=vBL ①
感应电流 I=
ε
R ②
杆所受的安培力 F=BIL=
B2L2v
R ③
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合力为零.则有:F=F+f ④
联立解得 v=
R
B2L2(F−f) ⑤
由图线可以得到直线的斜率k=2,
可得 B=

R
kL2=1(T)⑥
(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f,f=2(N)⑦
答:(1)金属杆在匀速运动之前做加速度减小的变加速直线运动.(2)磁感应强度B为1T.(3)金属杆受到的阻力为2N.
 
 
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