如图所示,相距为L的足够长光滑平行金属导轨水平放置,处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中。导轨一端连接一阻值为R的电阻,导轨本身的电阻不计,一质量为m,电阻为

◎ 题目

如图所示,相距为L的足够长光滑平行金属导轨水平放置,处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中。导轨一端连接一阻值为R的电阻,导轨本身的电阻不计,一质量为m,电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上,如图所示。现对金属棒施一恒力F,使其从静止开始运动。求:

(1)运动中金属棒的最大速度为多大?
(2)金属棒的速度为最大速度的四分之一时,
①求ab金属棒的加速度
②求安培力对ab金属棒做功的功率

◎ 答案

解:(1)当金属棒由于切割磁感线而受安培力作用,安培力与所受恒力F相等时速度达到最大,即
由法拉第电磁感应定律:E="BLv               " (1分)
由闭合电路欧姆定律:(1分)
ab受的安培力(1分)
由二力平衡:F=F安   (1分)
由以上四式可解得:(2分)
(2)当金属棒的速度为最大速度的四分之一时:
①由法拉第电磁感应定律:(1分)
由闭合电路欧姆定律:    (1分)
ab受的安培力F2=IBL(1分)
由牛顿第二定律: F-F2=ma(2分)
由闭合电路欧姆定律:以上四式可解得:a=3F/4m(2分)
② 由 P=-F2V2(1分)
解得:P=-F2(R+r)/16B 2L 2(2分)

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,相距为L的足够长光滑平行金属导轨水平放置,处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中。导轨一端连接一阻值为R的电阻,导轨本身的电阻不计,一质量为m,电阻为…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  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。

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