如图1,abcd为质量M的导轨,放在光滑绝缘的水平面上,另有一根质量为m的金属棒PQ平行bc放在水平导轨上,P...
问题详情:
如图1,abcd为质量M的导轨,放在光滑绝缘的水平面上,另有一根质量为m的金属棒PQ平行bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘固定的竖直立柱e、f,导轨处于匀强磁场中,磁场以OO′为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度均为B.导轨bc段长l,其电阻为r,金属棒电阻为R,其余电阻均可不计,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ.若在导轨上作用一个方向向左、大小恒为F的水平拉力,设导轨足够长,PQ棒始终与导轨接触.试求:
(1)导轨运动的最大加速度amax;
(2)流过导轨的最大感应电流Imax;
(3)在如图2中定*画出回路中感应电流I随时间t变化的图象,并写出分析过程.
【回答】
解:(1)由牛顿第二定律 F﹣BIl﹣μ(mg﹣BIl)=Ma
导轨刚拉动时,υ=0,I感=0,此时有最大加速度amax=
(2)随着导轨速度增加,I感增大,a减小,当a=0时,有最大速度υm
由上式,得
则:
(3)从刚拉动开始计时,t=0时,υ0=0,I感=0;t=t 1时,υ达最大,I感=Im;0~t 1之间,导轨做速度增加,加速度减小的变加速运动,I感与υ成正比关系,以后a=0,速度保持不变,I感保持不变.
答:(1)导轨运动的最大加速度是;
(2)流过导轨的最大感应电流是;
(3)定*画出回路中感应电流I随时间t变化的图象如图.
知识点:安培力与洛伦兹力单元测试
题型:计算题