如图12-59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,

◎ 题目

如图12-59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与导轨间的动摩擦因数为μ.

图12-59
(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.

◎ 答案

(1)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.图见解析.(2)

◎ 解析

(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=  F=BIL
由牛顿第二定律得mgsinα-F-μmgcosα=ma.
解得:a=g(sinα-μcosα)-
当加速度为零时速度最大,设为vm,则vm=

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图12-59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,…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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