如图所示,abcd为质量M=2kg的导轨,放在光滑绝缘的水平面,另有一根质量m=0.6kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱e、f(竖直立柱光滑,且固定不
◎ 题目
如图所示,abcd为质量M=2 kg的导轨,放在光滑绝缘的水平面,另有一根质量m=0.6 kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱e、f(竖直立柱光滑,且固定不动),导轨处于匀强磁场中,磁场以为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度大小都为B=0.8 T.导轨的bc段长l=0.5 m,其电阻r=0.4Ω,金属棒的电阻R=0.2Ω,其余电阻均可不计.金属棒与导轨间的动摩擦因数m=0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2N的水平拉力,设导轨足够长,重力加速度g取,试求: (1)导轨运动的最大加速度; (2)导轨的最大速度; (3)定性画出回路中感应电流随时间变化的图线. |
◎ 答案
(1)(2)(3)见解析 |
◎ 解析
解:导轨在外力作用下向左加速运动,由于切割磁感线,在回路中要产生感应电流,导轨的bc边及金属棒PQ均要受到安培力作用,PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化,导轨受到PQ棒的摩擦力也要变化,因此导轨的加速度要发生改变.导轨向左切割磁感线时,有,① 导轨受到向右的安培力,金属棒PQ受到向上的安培力,导轨受到PQ棒对它的摩擦力,根据牛顿第二定律,有F-BIl-?m(mg-BIl)=Ma,即F-(1-m?)BIl-?mg=Ma.② (1)当刚拉动导轨时,v=0,由①式可知,则由②式可知,此时有最大加速度,即. (2)随着导轨速度v增大,增大而a减小,当a=0时,有最大速度,从②式可得,有③ 将代入①式,得. (3)从刚拉动导轨开始计时,t=0时,,I=0,当时,v达到最大,I达到2.5 A,电流I随时间t的变化图线如图所示. 本题考查的是电磁感应定律和力学综合的相关问题,根据电磁感应定律和安培力的计算,利用牛顿第二定律计算出加速度;再根据运动学相关规律计算出最大电流,利用欧姆定律从而计算出导轨的最大速度;最后根据感应电流的变化画出图线; |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,abcd为质量M=2kg的导轨,放在光滑绝缘的水平面,另有一根质量m=0.6kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱e、f(竖直立柱光滑,且固定不…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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上一篇:如图(a)所示,两根足够长的水平平行金属导轨相距为L=0.5m,其右端通过导线连接阻值R=0.6Ω的电阻,导轨电阻不计,一根质量为m=0.2kg、阻值r=0.2Ω的金属棒ab放在两导轨上,
下一篇:(15分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距m,导轨平面与水平面成角,上端连接阻值为的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度T.质量为
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