如图所示,光滑导轨在竖直平面内,足够长,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感应强度B=0.5T,电源的电动势为1.5V,内阻不计.当电键K拨向a时,导体棒(电阻为R)PQ恰能静止.当K拨向b
问题描述:
如图所示,光滑导轨在竖直平面内,足够长,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感应强度B=0.5T,电源的电动势为1.5V,内阻不计.当电键K拨向a时,导体棒(电阻为R)PQ恰能静止.当K拨向b后,导体棒PQ在下落过程中1s内能扫过的最大面积为多少?(导轨电阻不计)
答
设金属棒PQ长为L,电阻为R,电键接a时,电路中电流 I=
E R
导体棒PQ静止 mg=BIL=
BLE R
电键K接b,导体棒PQ从静止下落,切割磁场线产生感应电流,同时PQ受安培力作用,导体棒向下做加速运动,速度增大,而加速度减小,最后以vm做匀速运动.
此时mg=Fm=
B2L2vm
R
有:
=BLE R
B2L2vm
R
得:vm=
E BL
PQ在1 s内扫过的最大面积:
Sm=vm•L•t=
=E•t B
=3m2 1.5×1 0.5
答:导体棒PQ在下落过程中1s内能扫过的最大面积为3m2.