(2009?海淀区模拟)如图所示,两根平行长直金属导轨倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为θ,导轨的间距

2025-05-10 09:23:36
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回答1:

(1)导体棒ab做匀速运动,受力平衡,设通过导体棒的电流为I,则
  BIL=μmgcosθ+mgsinθ                                 
解得 I=

mg
BL
(μcosθ+sinθ)
导体棒所受的安培力沿斜面向上,由左手定则判定,电流的方向由b到a     
(2)当导体棒以恒定速度v0匀速运动时,设磁场运动的速度为v
则 导体棒产生的感应电动势 E=BL(v-v0)                                                 
通过导体棒的电流I=
E
R

导体棒受到的安培力F=BIL                                         
联立解得  v=
mgR(μcosθ+sinθ)
B2L2
+
v

(3)为维持导体棒匀速向上运动,外界提供的能量一部分转化为电阻R中的焦耳热,一部分克服摩擦力和重力做功.
在时间t内产生的焦耳热Q=I2Rt=
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2

在时间t内导体棒上滑的距离s=v0t
克服摩擦力和重力做功W=mg(μcosθ+sinθ)s
在时间t内外界提供的能量   E=Q+W                        
解得E=
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2
+mg(μcosθ+sinθ)v0t

答:(1)通过导体棒ab的电流大小为
mg
BL
(μcosθ+sinθ)
,电流的方向由b到a;
(2)磁场运动的速度大小是
mgR(μcosθ+sinθ)
B2L2
+v0

(3)维持导体棒匀速向上运动,外界在时间t内需提供的能量是
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2
+mg(μcosθ+sinθ)v0t