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如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两...

如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.导轨和金属杆的电阻可忽略.让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,经过一段时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中,电阻R上产生的热量为Q.导轨和金属杆接触良好,重力加速度为g.求:
(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小;
(2)磁感应强度的大小;
(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度.

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(1)当金属杆达到最大速度时,杆受力平衡,根据平均条件列式即可求解; (2)根据Em=BLVm求出当杆达到最大速度时的感应电动势,根据欧姆定律求出最大电流,再结合安培力公式即可求解B; (3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h,由能量守恒定律列式即可求解. 【解析】 (1)设金属杆受安培力FA,当金属杆达到最大速度时,杆受力平衡FAm=mgsinθ (2)当杆达到最大速度时,感应电动势为Em,感应电流为 Im Em=BLVm 根据欧姆定律得: 由 FAm=BImL             解得  (3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h 由能量守恒    得    答:(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小为mgsinθ; (2)磁感应强度的大小为; (3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度为.
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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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