问题详情:
如图*所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.用与导轨平行且向上的恒定拉力F作用在金属杆上,金属杆ab沿导轨向上运动,最终将做匀速运动.当改变拉力F的大小时,相对应的匀速运动速度v也会改变,v和F的关系如图乙所示.
(1)金属杆ab在匀速运动之前做什么运动?
(2)运动过程中金属杆ab受到的安培力的表达式?
(3)若m=0.25kg,L=0.5m,R=0.5Ω,取重力加速度g=10m/s2,试求磁感应强度B的大小及θ角的正弦值sinθ.
【回答】
[*] (1)变速运动 (2) (3)1T,sinθ=0.8
[解析] (1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动、加速运动)
(2)感应电动势E=BLv
感应电流I=
ab杆所受的安培力F安=BIL=
(3)F-mgsinθ-=ma
当a=0时,速度v达到最大且保持不变,杆做匀速运动.
v=(F-mgsinθ)
结合v-F图象知:
斜率=
横轴上截距mgsinθ=2
代入数据解得B=1T,sinθ=0.8.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题