问题 问答题

如图所示,两平行导轨竖直放置,上端用导线相连,金属棒ab两端与导轨相接触,并可保持水平地沿光滑导轨滑动,整个处在方向垂直于导轨平面的匀强磁场中,导轨电阻忽略不计,已知金属棒电阻为0.5Ω,质量为0.5kg,ab长为25cm,B=2T(g取10m/s2),将金属棒由静止释放后,求:

(1)刚释放时,金属棒的加速度;

(2)金属棒下滑的最大速度vmax

(3)当速度为5m/s时,棒的加速度.

答案

(1)刚释放时,框中没有感电流产生,不受安掊力作用,ab在重力作用下向下运动,

加速度为:

a=

F
m
=
mg
m
=g=10m/s2

(2)ab将做加速度逐渐减小的加速运动.当F=mg时,加速度为0,做匀速运动,此时速度最大.

∵F=mg,

欧姆定律:I=

E
R

感应电动势:E=BLv

又F=BIL

∴BIL=mg

vmax=

mgR
B2L2

代入数据得:vmax=10m/s

(3)因v=5m/s<vmax=10m/s,所以 F<mg

故:a=

F
m
=
mg-F
m

F=BIL

I=

E
R

E=BLv

得 a=

mg-B
BLv
R
L
m

代入数据得:a=5m/s2

答:(1)刚释放时,金属棒的加速度10m/s2

(2)金属棒下滑的最大速度10m/s;

(3)当速度为5m/s时,棒的加速度5m/s2

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