(2007•崇文区二模)如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直.

1个回答

  • 解题思路:(1)a棒匀速运动时,拉力与重力、安培力平衡,b棒静止时,b棒的重力与安培力平衡,两棒中电流关系Ib=Ia2,联立解得F.(2)先分析a棒匀速运动时,由平衡条件求得a棒的速度,将金属棒a固定,让金属棒b自由滑下时,匀速运动时速度最大.根据平衡条件得到速度的表达式.将两种情况的速度联立解得v2;(3)根据法拉第电磁感应定律E=△Φ△t=S△B△t=BLht,由题意,a棒受到的安培力正好等于a棒的重力,有mag=2BIL=B2L2hRt,解得两金属棒间的距离h.

    (1)a棒匀速运动,F=mag+BIaL

    b棒静止,由电路连接关系可知 Ib=

    Ia

    2

    由平衡条件得 mbg=

    BIaL

    2

    联立得

    F=mag+2mbg

    =0.4N

    (2)当a以v1匀速运动时a棒中电流为:Ia=

    BLv1

    R+

    R

    2,

    b恰好保持静止,有

    mbg=BIbL=

    BIaL

    2=

    B2L2v1

    (R+

    R

    2)×2,①

    当b自由滑下至匀速运动时:Ib′=

    BLv2

    R+

    R

    2mbg=BIb′L=

    B2L2v2

    R+

    R

    2②

    ①②式联立得

    v2=

    v1

    2=5m/s

    (3)根据法拉第电磁感应定律有,E=[△Φ/△t]=[S△B/△t]=[BLh/t],

    又I=

    E

    2R

    由题意 mag=2BIL=

    B2L2h

    Rt③

    由①③联立得h=

    v1tma

    3mb

    代入数值,得h=

    2

    3m

    答:

    (1)拉力F的大小是0.4N;

    (2)b滑行的最大速度v2是5m/s.

    (3)两金属棒间的距离h是

    2

    3m.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.

    考点点评: 本题中两根棒都处于平衡状态,根据平衡条件列方程,同时要分析两棒之间的联系,从力和能量两个角度进行双杆问题.

相关问题