如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键S.导体捧ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强

◎ 题目

如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键S.导体捧ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=1T.当导体棒由静止释放0.8s后,突然闭合电键S,不计空气阻力.设导轨足够长.

(1)试分析在电键S合上前、后,ab棒的运动情况。
(2)在ab棒的整外运动过程中,棒的最大速度和最终
速度的大小(g取10m/s2).

◎ 答案

(1)导体棒作加速度不断减小的减速运动,直至最终安培力等于重力时,加速度为零,棒作匀速运动。       
(2)8m/s ;1m/s

◎ 解析

(1)电键S合上前,导体棒只受重力,作自由落体运动;       ①
电键S合上后瞬间,导体棒已运动了0.8s,获得速度:
,                             ②
棒上由于切割磁线而产生的感应电动势为:v = 1.6v,③
棒中产生的感应电流为:A = 4A,                   ④
由左手定则知:棒受到的安培力方向竖直向上,                 ⑤
大小为:N =" 0.8N" > mg = 0.1N。            ⑥
故电键S合上后,导体棒将向下作减速运动,又由③④⑥式结合牛顿第二定律得:,即:,                      ⑦
可知导体棒作加速度不断减小的减速运动,直至最终安培力等于重力时,加速度为零,棒作匀速运动。                                     ⑧
(2)由(1)中分析知:导体棒运动过程中的最大速度为:
vmax = 8m/s,                                            ⑨
最终速度为v =" 1m/s                                      " ⑩

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键S.导体捧ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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