(18分)如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量

◎ 题目

(18分)如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。

求(1)此过程杆的速度最大值Vm
(2)此过程流过电阻R的电量。

◎ 答案

(1)  (2)

◎ 解析


试题分析:(1)杆速度最大时,切割磁感线产生感应电动势
杆和导轨以定值电阻组成闭合回路的电流
金属杆受到水平向左的安培力
竖直方向受到重力和支持力平衡,支持力
杆向左运动受到的滑动摩擦力
速度最大时即加速度等于0,拉力、安培力、滑动摩擦力三力合力等于0即
整理得
(2)流过电路的电荷量
点评:导体棒在切割磁感线后产生感应电流,从而出现安培力,然而安培力是与速度有关的特殊力.故棒是做加速度在减小的加速运动直到匀速.

◎ 知识点

    专家分析,试题“(18分)如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量…”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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