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,导轨的上端有一个阻值为R的电阻,下端有一个阻值为2R的电阻导轨电阻不计。金属棒ab长为L,质量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)求通过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
解:(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 ①
(2)当速度v=vm时,有F-2BIL-mgsinθ=0 ②
得F=2BIL+mgsinθ ③
刚开始时,v=0,a=am最大,∴F-mgsinθ=mam ④
am=2BIL/m ⑤
(3)a=0时,v=vm,ab棒的电动势E=BLvm ⑥
又E=2I×1.5R=3IR ⑦
vm=3IR/BL ⑧