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如图所示,有一光滑、不计电阻且足够长的平行金属导轨,间距L=0.5m,导轨所在的平面与水平面的倾角为37°,导轨空间内存在垂直导轨平面的匀强磁场.现将一质量m=0.2kg、电阻R=2Ω的金属杆
1人问答
问题描述:

如图所示,有一光滑、不计电阻且足够长的平行金属导轨,间距L=0.5m,导轨所在的平面与水平面的倾角为37°,导轨空间内存在垂直导轨平面的匀强磁场.现将一质量m=0.2kg、电阻R=2Ω的金属杆水平靠在导轨处,与导轨接触良好.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)若磁感应强度随时间变化满足B=4+0.5t(T),金属杆由距导轨顶部1m处释放,求至少经过多长时间释放,会获得沿斜面向上的加速度.

(2)若磁感应强度随时间变化满足B=20.1+0.1t2(T),t=0时刻金属杆从离导轨顶端s0=1m处静止释放,同时对金属杆施加一个外力,使金属杆沿导轨下滑且没有感应电流产生,求金属杆下滑5m所用的时间.

(3)若匀强磁场大小为定值,对金属杆施加一个平行于导轨向下的外力F,其大小为F=(v+0.8)N,其中v为金属杆运动的速度,使金属杆以恒定的加速度a=10m/s2沿导轨向下做匀加速运动,求匀强磁场磁感应强度B的大小.

唐锡南回答:
  (1)设金属杆长为L,距离导轨顶部为x,经过ts后,金属杆有沿着导轨向上的加速度,此时安培力等于重力沿导轨的分力,则:FA=mgsinθ,   又:FA=BIL=BER
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