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两根相距为1m的足够长的金属导轨如图所示放置,一组导轨水平,另一组导轨与水平面成37°角,拐角处连接一阻值为R=2Ω的电阻,质量均为m=0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触并形成闭合回路,ab杆可动、cd杆固定,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.
两根相距为1m的足够长的金属导轨如图所示放置,一组导轨水平,另一组导轨与水平面成37°角,拐角处连接一阻值为R=2Ω的电阻,质量均为m=0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触并形成闭合回路,ab杆可动、cd杆固定,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.
admin
2016-03-08
78
问题
两根相距为1m的足够长的金属导轨如图所示放置,一组导轨水平,另一组导轨与水平面成37°角,拐角处连接一阻值为R=2Ω的电阻,质量均为m=0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触并形成闭合回路,ab杆可动、cd杆固定,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5,导轨电阻不计,两杆的电阻均为2Ω,整个装置处于磁感应强度大小为B=1 T,方向竖直向上的匀强磁场中。(重力加速度g=10m/s
2
,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6)
当ab杆向右运动的速度突然达到1 2m/s作匀速运动时,解除cd杆的固定,通过计算 判断此时cd杆能否运动?
选项
答案
当ab杆向右匀速运动速度为12m/s时, ab杆产生的感应电动势E
2
=BLv=1T×1m×12m/s=12V, 则感应电流[*] 则cd杆两端电压U
cd
=E
2
-I
2
R
ab
=12V-4A×2Ω=4V 所以cd杆内的电流 [*] 若解除cd杆的固定,因为在cd杆内电流的方向为从d到c, 故cd杆受到的安培力F
cd
=BI
cd
L=1T×2A×1m=2N,方向水平向右, 若暂时不计入摩擦力,此时的cd杆进行受力分析,如图所示, [*] 在与斜面水平的方向上, F
cd
cos37°=2N×0.8=1.6N>mgsin37°=0.1kg×10N/kg×0.6=0.6N 故cd杆应受到摩擦力,且方向为沿斜面向下, 又因为f
max
=μN=μ(F
cd
sin37°+mgcos37°)=0.5×(2N×0.6+0.1kg×10N/kg×0.8)=1N, 则f
max
+mgsin37°=1.6N=F
cd
cos37°, 故cd杆刚好处于受力平衡状态,运动状态不变,即仍处于静止状态。
解析
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