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如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻,导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并接触良好,斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直
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如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻,导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并接触良好,斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直斜面向上的磁场,磁感应强度大小为B0.已知b棒的质量为m,a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g.
(1)断开开关S,a棒、b棒固定在磁场中,恰与导轨构成一个边长为L的正方形,磁场从B0以
=k均匀增加,写出a棒所受安培力F安随时间t变化的表达式.
(2)若接通开关S,同时对a棒施以平行导轨斜向上的拉力F,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止,当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力F,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨,当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动,求a棒质量ma及拉力F的大小.
(1)断开开关S,a棒、b棒固定在磁场中,恰与导轨构成一个边长为L的正方形,磁场从B0以
△B |
△t |
(2)若接通开关S,同时对a棒施以平行导轨斜向上的拉力F,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止,当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力F,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨,当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动,求a棒质量ma及拉力F的大小.
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答案和解析
(1)由法拉第电磁感应定律可得:E=△Φ△t=△B△tL2,根据闭合电路的欧姆定律可得:I=E2R,t时刻磁感应强度为:B=B0+kt,此时棒所受的安培力为:F安=BIL,解得:F安=kL32R(B0+kt)(2)根据题意可知,a棒沿斜面上运...
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