Question

【題目】如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距d＝1m，傾角θ＝37°，軌道頂端連有一阻值為R＝2Ω的定值電阻，整個空間存在著垂直軌道平面向下的磁場，磁感應(yīng)強度B的變化規(guī)律如圖乙所示，現(xiàn)用力將質(zhì)量m＝0.4kg，電阻為r＝2Ω的導(dǎo)體棒ab從0時刻開始固定于離軌道頂端l＝2m處，在4s時刻撤去外力，之后導(dǎo)體棒下滑距離x0＝1.5m后達(dá)到最大速度，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。求：

（1）0﹣4s內(nèi)通過導(dǎo)體棒ab的電流大小和方向；

（2）導(dǎo)體棒ab的最大速度vm；

Answer 1

【答案】(1)通過導(dǎo)體棒的電流方向為到；；(2) 2.4m/s

【解析】

解：(1)根據(jù)楞次定律可知，通過導(dǎo)體棒的電流方向為到

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：

可得：

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒開始下滑到最大速度時勻速運動，根據(jù)受力平衡可得：

根據(jù)歐姆定律可得：

切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：

聯(lián)立可得導(dǎo)體棒的最大速度：