問題詳情:
如圖1,abcd為質量M的導軌,放在光滑絕緣的水平面上,另有一根質量為m的金屬棒PQ平行bc放在水平導軌上,PQ棒左邊靠着絕緣固定的豎直立柱e、f,導軌處於勻強磁場中,磁場以OO′為界,左側的磁場方向豎直向上,右側的磁場方向水平向右,磁感應強度均為B.導軌bc段長l,其電阻為r,金屬棒電阻為R,其餘電阻均可不計,金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ.若在導軌上作用一個方向向左、大小恆為F的水平拉力,設導軌足夠長,PQ棒始終與導軌接觸.試求:
(1)導軌運動的最大加速度amax;
(2)流過導軌的最大感應電流Imax;
(3)在如圖2中定*畫出迴路中感應電流I隨時間t變化的圖象,並寫出分析過程.
【回答】
解:(1)由牛頓第二定律 F﹣BIl﹣μ(mg﹣BIl)=Ma
導軌剛拉動時,υ=0,I感=0,此時有最大加速度amax=
(2)隨着導軌速度增加,I感增大,a減小,當a=0時,有最大速度υm
由上式,得
則:
(3)從剛拉動開始計時,t=0時,υ0=0,I感=0;t=t 1時,υ達最大,I感=Im;0~t 1之間,導軌做速度增加,加速度減小的變加速運動,I感與υ成正比關係,以後a=0,速度保持不變,I感保持不變.
答:(1)導軌運動的最大加速度是;
(2)流過導軌的最大感應電流是;
(3)定*畫出迴路中感應電流I隨時間t變化的圖象如圖.
知識點:安培力與洛倫茲力單元測試
題型:計算題