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【(2014•盐城三模)如图所示,两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置,相距L=1m,在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场区域的高度d=1m,导】
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更新时间:2024-04-27 04:24:35
问题描述:

(2014•盐城三模)如图所示,两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置,相距L=1m,在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场区域的高度d=1m,导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=1Ω;导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=1.5Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,b匀速穿过磁场区域,且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场,重力加速度g=10m/s2,不计a、b棒之间的相互作用,导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好,求:

(1)b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功;

(2)a棒刚进入磁场时两端的电势差;

(3)保持a棒以进入时的加速度做匀变速运动,对a棒施加的外力随时间的变化关系.

梁松阳回答:
  (1)b棒穿过磁场做匀速运动,安培力等于重力,则有:BI1L=mbg,   克服安培力做功为:W=BI1Ld=mbgd=0.1×10×1=1J   (2)b棒在磁场中匀速运动的速度为v1,重力和安培力平衡,根据平衡条件,结合闭合电路欧姆定律得:   B
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