Question

如圖所示，兩根豎直固定的足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌cd和ef相距L=0.2m，另外兩根水平金屬桿MN和PQ的質(zhì)量均為m=10-2kg，可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)，MN桿和PQ桿的電阻均為R=0.2（豎直金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)），PQ桿放置在水平絕緣平臺(tái)上，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T�，F(xiàn)讓MN桿在恒定拉力作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)位移x=0.1m時(shí)MN桿達(dá)到最大速度，此時(shí)PQ桿對(duì)絕緣平臺(tái)的壓力恰好為零。（g取l0m/ s2）求：

（1）MN桿的最大速度為多少？

（2）當(dāng)MN桿加速度達(dá)到a=2m/s2時(shí)，PQ桿對(duì)地面的壓力為多大？

（3）MN桿由靜止到最大速度這段時(shí)間內(nèi)通過MN桿的電量為多少？

 

Answer 1

(1) 1m/s ；(2) 0.02N；(3)0.05C

【解析】

試題分析：

（1）最大速度時(shí)，PQ桿受力平衡：BIL=mg

由閉合電路的歐姆定律可知：E=I×2R

MN切割磁感線 E=BLvm

最大速度 vm=1m/s

(2)對(duì)桿MN根據(jù)牛頓第二定律：

PQ受力平衡：

解得 FN=0.02N

(3)位移x內(nèi)回路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：

電流

通過MN桿的電量為

得：

考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；牛頓定律及物體的平衡。