(18分)如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距0.5 m,与水平面夹角为30°,不计电阻,广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=0.4 T,垂直导轨放置两金属棒和
,长度均为0.5 m,电阻均为0.1Ω,质量分别为0.1 kg和0.2 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现
棒在外力作用下,以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动,
棒则由静止释放。试求:(取g="10" m/s2)
(1)金属棒产生的感应电动势;
(2)闭合回路中的最小电流和最大电流;
(3)金属棒的最终速度。
(1)(2)
(3)
(18分)
(1)---------------------------(3分)
(2)刚释放棒时,
---------------------------(2分)
棒受到安培力为:
-------------------(1分)
棒受到的重力为:
---------------------------(1分)
棒沿导轨向下加速运动,即
闭合回路的
增大;电流也将增大,所以最小电流为:
---------------------------(4分)
当棒的速度达到最大时,同路的电流最大,此时
棒的加速度为零。
由得:
---------------------------(4分)
(3)由得:
---------------------------(3分)
本题考查的是电磁感应定律和力学综合的问题,首先根据电磁感应定律计算出感应电动势;然后根据安培力的计算和力学规律计算出最大最小电流;最后根据欧姆定律计算出电压;