问题 计算题

宽度为L,足够长的光滑倾斜导轨与水平面间夹角为θ,匀强磁场磁 感应强度为B,方向垂直于导轨向上,范围足够大,导轨的上端连着一个阻值为R的电阻,下端连着一个阻值为2R的电阻,导轨电阻不计。金属棒ab长为L,质量为m,电阻也为R,垂直地放在导轨上。在某一平行于导轨向上的恒力(图中未画出)的作用下,ab棒从静止开始沿导轨向上运动,最后达到稳定的运动状态。整个过程中,通过斜面底端电阻2R的最大电流为I,求:

(1)通过ab棒的最大电流;(2)ab棒的最大加速度;(3)ab棒的最大速度。

答案

(1)3I  (2)   (3)

题目分析:(1)ab棒在外力F的作用下沿导轨向上做加速度a逐渐减小的加速运动,当a=0时,速度v=vm最大,此时电流也最大。

由电路结构知,此时,通过ab棒的电流为3I

(2)当速度v=vm时,有F-3BIL-mgsinθ=0 得F=3BIL+mgsinθ

刚开始时,v=0,a=am最大,

所以F-mgsinθ=mam得am 

(3)a=0时,v=vm,ab棒的电动势E=BLvm又E=3I×R=5IR

可得vm 

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