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如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一...

如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B=0.5T.一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v=2m/s的初速度进人磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力 F的共同作用下作匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2,方向与初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好,求:
(1)电流为零时金属杆所处的位置
(2)保持其他条件不变,而初速度v取不同值,求开始时F的方向与初速度v取值的关系.

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(1)当导体棒切割的速度为零时,感应电动势为零,则感应电流为零,根据匀变速直线运动的速度位移公式求出匀减速直线运动的位移.从而确定电流为零时金属杆所处的位置. (2)开始时,感应电动势最大,感应电流最大,安培力最大,根据牛顿第二定律,通过合力的方向确定开始时拉力F的方向. 【解析】 (1)感应电动势E=Blv,感应电流   I= ∴I=0时,v=0 此时,=1(m) (2)初始时刻,金属直杆切割磁感线速度最大,产生的感应电动势和感应电流最大 开始时 v=v, F+f=ma F=ma-f= 所以当v<=10 m/s 时,F>0,方向与x轴正方向相反 当v>=10 m/s 时,F<0,方向与x轴正方向相同. 答:(1)电流为零时金属杆所处的位置为x=1m. (2)当v<=10 m/s 时,F>0,方向与x轴正方向相反 当v>=10 m/s 时,F<0,方向与x轴正方向相同.
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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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