如圖導軌豎直放置,電源電動勢,內阻
,豎直導軌電阻可忽略,金屬棒的質量
,電阻
,它與導軌間的摩擦因數
,有效長度為
,靠在導軌外面。為使金屬棒靜止,現施加一與豎直軌道夾角為
的斜向里的磁場,保證靜止。問(1)磁場是斜向上還是斜向下?(2)求磁感應強度的范圍是多少?認為其所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(
)
(1)磁場斜向下。
(2)磁感應強度的范圍是
本題的受力分析采用側視圖原理,可以選擇左側視圖分析受力。如圖c所示,電流在斜向上的磁場中受到的安培力與重力的合力必然會使物體產生加速度,而無法處于靜止狀態(tài)。所以磁場斜向下。
如圖a所示的受力分析,若,金屬棒有沿導軌向下運動趨勢,靜摩擦力
沿導軌向上,,則有如下狀態(tài)方程:
當
(2、4式中的
為金屬棒所受兩根導軌總的彈力)
有磁感應強度最。
如圖如圖b所示,若,金屬棒有沿導軌向上運動趨勢,靜摩擦力
沿導軌向下,,則有如下狀態(tài)方程:
當
(式中的
為金屬棒所受兩根導軌施加給它的總彈力)
有磁感應強度最大:
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(08年南京市一模)(12分)如圖,豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為d的勻強磁場,磁感應強度為B.一質量為m,電阻為r的導體棒ab垂直擱在導軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導軌電阻不計).求:
(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;
(2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產生的焦耳熱;
(3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現的運動情況.
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(08年珠海市模擬)(18分)如圖,豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為d的勻強磁場,磁感應強度為B.一質量為m,電阻為r的導體棒ab垂直擱在導軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導軌電阻不計).求:
(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;
(2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產生的焦耳熱;
(3)試分析討論ab棒進入磁場后可能出現的運動情況.
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科目:高中物理 來源:2010-2011學年高考物理復習試卷(解析版) 題型:解答題
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