(2011?南充三模)如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨MN,PQ与水平面夹角为a,导轨的电阻不计

2025-04-24 03:39:56
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回答1:

(1)导体棒处于平衡状态,由受力平衡得
mgsinα=μmgcosα      ①
解得动摩擦因数:μ=tanα    ②
故导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=tanα.
(2)导体棒在安培力作用下减速运动,最后静止在导轨上,且摩擦力所做的功和重力所做的功相等,故由能量守恒定律得整个电路中的焦耳热
Q=

1
2
m
v
    ③
由电路知识得电阻r和R串联电流时刻相等,故电阻R上的热量
QR
R
R+r
Q=
mR
v
2(R+r)
   ④
故在整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热为:QR
mR
v
2(R+r)

(3)设导体棒在减速中的某一时刻速度为υ,取一极短时间△t,发生了一段极小的位移△x,在△t时间内,磁通量的变化量为△Φ,则有:
△Φ=BL△x   ⑤
电路中的电流:I=
E
r+R
△Φ
(R+r)△t
   ⑥
导体棒受到的安培力:F=BIL   ⑦
△t很小,则安培力为恒力,选沿斜面方向为正方向,由动量定理
-F△t=m△v   ⑧
联立⑤⑥⑦⑧解得:?
B2L2△x
(R+r)
=m△v
    ⑨
对⑨式两边求和有:∑( ?
B2L2△x 
(R+r)
) =∑(m△v)
   ⑩
解得导体棒下滑的总距离:x=∑△x=
m(R+r)
B2L2
∑△v=
mv0(R+r)
B2L2 

故导体棒在导轨上移动的最大距离为:x=
mv0(R+r)
B2L2