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如图水平金属导轨的间距为1m,处在一个竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T,...

如图水平金属导轨的间距为1m,处在一个竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T,其上有一个与之接触良好的金属棒,金属棒的电阻R=1Ω,导轨电阻不计,导轨左侧接有电源,电动势E=10V,内阻r=1Ω,某时刻起闭合开关,金属棒开始运动,已知金属棒的质量m=1kg,与导轨的动摩擦因数为0.5,导轨足够长.问:
(1)金属棒速度为2m/s时金属棒的加速度为多大?
(2)金属棒达到稳定状态时的速度为多大?
(3)导轨的右端是一个高和宽均为0.8m的壕沟,那么金属棒离开导轨后能否落到对面的平台?

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(1)根据E=BLv求出速度为2m/s时的感应电动势,从而得出电路中的实际电压,根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流,再根据牛顿第二定律求出加速度的大小. (2)当安培力与阻力相等时,金属棒达到稳定状态,根据平衡,结合闭合电路欧姆定律求出稳定的速度大小. (3)金属棒离开导轨后做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,从而得出水平位移,判断能否落到对面的平台. 【解析】 (1)感应电动势:ɛ=BLv=2×1×2V=4V…① 且产生的感应电流其方向与电路电流方向相反,则此时电路的实际电压: U=E-ɛ=10-4V=6V…② 电流:I= F合=F安-f=BIl-μmg=1N…③ …④ (2)金属棒达到稳定状态,即:F安=f…⑤ 则:BIl=μmg …⑥ E-ɛ=I(R+r) 得:ɛ=E-I(R+r)=5V…⑦ 由ɛ=Blv得: …⑧ (3)…⑨ x=vt…⑩ 得:t=0.4s,x=1m>0.8m 知金属棒能够落到对面的平台. 答:(1)金属棒速度为2m/s时金属棒的加速度为1m/s2. (2)金属棒达到稳定状态时的速度为2.5m/s. (3)金属棒能够落到对面的平台.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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