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如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为q,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上,虚线下方轨道
题目详情
如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为q,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上,虚线下方轨道粗糙且磁场方向向下.当导体棒EF以初速度v 0 沿导轨上滑至最大高度的过程中,导体棒MN一直静止在导轨上,若两导体棒质量均为m、电阻均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g,在此过程中导体棒EF上产生的焦耳热为Q,求: (1)导体棒MN受到的最大摩擦力; (2)导体棒EF上升的最大高度. |
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答案和解析
(1)导体棒EF向上做减速运动,产生的感应电动势和感应电流逐渐减小,MN所受的安培力方向沿导轨向下,大小不断减小,所以EF棒刚开始运动时MN所受的摩擦力最大. EF获得向上初速度v 0 时,产生感应电动势 E=BLv 0 ① 电路中电流为I,由闭合电路欧姆定律:I=
此时对导体棒MN受力分析,由平衡条件:F A +mgsinθ=f ③ F A =BIL ④ 解得:f=
(2)导体棒上升过程MN一直静止,对系统由能的转化和守恒定律得:
解得:h=
答:(1)导体棒MN受到的最大摩擦力为
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