问题
计算题
如右图所示,两足够长的平行金属导轨水平放置,间距为L,左端接有一阻值为R的电阻;所在空间分布有竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场.有两根导体棒c、d质量均为m,电阻均为R,相隔一定的距离垂直放置在导轨上与导轨紧密接触,它们与导轨间的动摩擦因数均为μ.现对c施加一水平向右的外力,使其从静止开始沿导轨以加速度a做匀加速直线运动.(已知导体棒c始终与导轨垂直、紧密接触,导体棒与导轨的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g)
(1)经多长时间,导体棒d开始滑动;
(2)若在上述时间内,导体棒d上产生的热量为Q,则此时间内水平外力做的功为多少?
答案
(1) (2)
题目分析:(1)设导体棒d刚要滑动的瞬间,流过d的电流为I,c的瞬时速度为v
电动势①
流过d的电流
②
d受到的安培力大小为
③
对d受力分析后,得
④
c的运动时间为
⑤
综合①、②、③、④、⑤并代入已知得
t=⑥
v=.⑦
(2)导体棒d上产生的热量为Q,则整个电路上产生的热量为
⑧
c发生的位移为
⑨
外力做的功为
⑩
由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩并代入已知得
⑪
点评:做此类型问题的关键是对安培力的正确分析,安培力是连接电磁问题与力学的桥梁