Question

（10分）如圖所示，平行導(dǎo)軌MN和PQ相距0．5m，電阻可忽略．其水平部分是粗糙的，置于0．60T豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，傾斜部分是光滑的，該處沒(méi)有磁場(chǎng)．導(dǎo)線a和b質(zhì)量均為0．20kg，電阻均為0．15，a、b相距足夠遠(yuǎn)，b放在水平導(dǎo)軌上．a從斜軌上高0．050m處無(wú)初速釋放．求：

   （1）回路的最大感應(yīng)電流是多少？

   （2）如果導(dǎo)線與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)－0．10，當(dāng)導(dǎo)線b的速率達(dá)到最大值時(shí)，導(dǎo)線a的加速度是多少？

 

Answer 1

（1）1A

（2）2m/s²

解析:（1）a棒在沒(méi)有磁場(chǎng)的傾斜軌道上下滑時(shí)，機(jī)械能守恒，進(jìn)入水平軌道時(shí)a棒的速度v_m，

       （2分）

       此時(shí)a棒速度最大，進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大

       （2分）

   （2）當(dāng)a、b棒組成的閉合回路中有感應(yīng)電流時(shí)，a、b棒都受安培力作用，a棒受安培力向右、摩擦力向右，b棒受安培力向左，摩擦力向右。

       （2分）

       因?yàn)镕>f所以b棒開(kāi)始向左加速。a棒是向左做減速運(yùn)動(dòng)，b棒的速度增大時(shí)，電路中的感應(yīng)電流減小，b棒受的安培力在減小，當(dāng)電流減為I'時(shí)b棒勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)滿(mǎn)足：

       （2分）

       此時(shí)a棒受到的摩擦力和安培力方向都向右，a棒的加速度。

       （2分）

       a=。（2分）