如图所示,有两根足够长、不计电阻,相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置,底端接一阻值为R的电阻,在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直轨道平面斜向上.现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab,在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下,从底端ce由静止沿导轨向上运动,当ab杆速度达到稳定后,撤去拉力F,最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端.已知ab杆向上和向下运动的最大速度v相等.求:(1)杆ab最后回到ce端的速度v.(2)拉力F.

问题描述:

如图所示,有两根足够长、不计电阻,相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置,底端接一阻值为R的电阻,在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直轨道平面斜向上.现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab,在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下,从底端ce由静止沿导轨向上运动,当ab杆速度达到稳定后,撤去拉力F,最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端.已知ab杆向上和向下运动的最大速度v相等.求:

(1)杆ab最后回到ce端的速度v.
(2)拉力F.

当ab杆沿导轨上滑达到最大速度v时,其受力如图所示:由平衡条件可知:F-FB-mgsinθ=0    ①又 FB=BIL         ②而I=BLvR③联立①②③式得...
答案解析:当导体棒上滑达到最大速度时,受重力、拉力、支持力和安培力处于平衡,根据平衡条件列出表达式,下滑时达到最大速度时,受重力、支持力和安培力处于平衡,根据平衡列出表达式,联立两式解出最大速度和拉力F.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律.


知识点:该题为电磁感应与动力学综合的问题,解决本题的关键理清导体棒的运动情况,知道达到最大速度时,加速度为零,处于平衡状态.