如圖所示,兩條足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌相距L,與水平面的夾角為θ,整個(gè)空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,虛線上方軌道光滑且磁場(chǎng)方向向上,虛線下方軌道粗糙且磁場(chǎng)方向向下。當(dāng)導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中,導(dǎo)體棒MN一直靜止在導(dǎo)軌上。若兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g,在此過程中導(dǎo)體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,
求:
(1)導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力;
(2)導(dǎo)體棒EF上升的最大高度.
(1)
(2)
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)右手定則EF向上切割磁感線產(chǎn)生電流方向?yàn)镋到F,由左手定則知MN受安培力F沿導(dǎo)軌向下,當(dāng)EF剛上滑時(shí),MN受安培力最大,摩擦力也最大,受力分析如圖所示,
對(duì)導(dǎo)體棒EF切割磁感線知:
E=BLv0 ①
由閉合電路歐姆定律知:
I=
②
對(duì)導(dǎo)體棒MN,由平衡條件得:
mgsinθ+F=Ff ③
由①②③得導(dǎo)體棒MN受最大摩擦力Ff=
(2)導(dǎo)體棒EF上升過程中,根據(jù)能量守恒定律知:
解得導(dǎo)體棒EF能上升的最大高度h=
考點(diǎn):切割情況下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 閉合電路歐姆定律 安培力 物體平衡條件
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