问题
问答题
如图所示,在相距L="0.5" m的两条水平放置无限长的金属导轨上,放置两根金属棒ab和cd,两棒的质量均为m="0.1" kg,电阻均为R="3" Ω,整个装置处于无限大、竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B="1" T,导轨电阻及摩擦力均不计.从t=0时刻开始,用一水平向右的恒力F作用于ab棒上,使ab棒从静止开始运动,经过t="4" s,回路达到了稳定状态,此后回路中电流保持0.6 A不变.求第4 s时
(1)cd棒的加速度大小;
(2)ab棒与cd棒的速度之差;
(3)ab棒的速度大小.
答案
(1)3 m/s2 (2)7.2 m/s (3)15.6 m/s
(1)Ecd="BLI=1×0.5×0.6" N="0.3" N
cd棒的加速度="3" m/s2.
(2)IR总=BLvab-BLvcd=BL·Δv
代入数值,解得Δv="7.2" m/s,
回路达到稳定状态,两棒有共同的加速度.
(3)对于ab棒:F-Fcd=ma
解得F="0.6" N
根据动量定理,对于ab棒:
(F-BL)t=mvab;
对于cd棒:BLt=mvcd
其中I为平均电流,由以上两式得
Ft=mvab+mvcd
代入数值,得vab="15.6" m/s.