Question

（18分）如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距0．5 m，与水平面夹角为30°，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度B=0．4 T，垂直导轨放置两金属棒和，长度均为0．5 m，电阻均为0．1Ω，质量分别为0．1 kg和0．2 kg，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现棒在外力作用下，以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动，棒则由静止释放。试求：（取g=10 m／s²）

（1）金属棒产生的感应电动势；

（2）闭合回路中的最小电流和最大电流；

（3）金属棒的最终速度。

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）  （3）

【解析】(18分)

（1）---------------------------（3分）

（2）刚释放棒时，  ---------------------------（2分）     

棒受到安培力为：-------------------（1分）

棒受到的重力为：     ---------------------------（1分）      棒沿导轨向下加速运动，即闭合回路的增大；电流也将增大，所以最小电流为：    ---------------------------（4分）             

当棒的速度达到最大时，同路的电流最大，此时棒的加速度为零。

由得：---------------------------（4分）          

（3）由得：---------------------------（3分）

本题考查的是电磁感应定律和力学综合的问题，首先根据电磁感应定律计算出感应电动势；然后根据安培力的计算和力学规律计算出最大最小电流；最后根据欧姆定律计算出电压；