水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属...
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水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(如左下图),金属杆与导轨的电阻忽略不计,均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v和F的关系如右下图.(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5 kg,L=0.5 m,R=0.5 Ω,磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
【回答】
解:(1)金属杆运动后,回路中产生感应电流,金属杆将受F和安培力的作用,且安培力随着速度增大而增加.杆受合外力减小,故加速度减小,速度增大,即做加速度减小的加速运动. (2分)
(2)感应电动势E=vBL,(1分)感应电流I=, (1分)
安培力F=IBL= (2分)
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合力为零.
F=v+f (2分)
所以v=(F-f) (2分)
从图线可以得到直线的斜率k=2 (2分)
所以B==1 T. (2分)
(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2 N,若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力,由截距可求得动摩擦因数μ=0.4. (3分)
知识点:专题八 电磁感应
题型:综合题
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