【題目】如圖半徑為l0.5m的圓形金屬導軌固定在水平面上,一根長也為l0.5m,電阻R=1Ω的金屬棒ab一端與導軌接觸良好,另一端固定在圓心處的導電轉軸上,由電動機A帶動以角速度旋轉,在金屬導軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌平面,大小為B1=0.6T、方向豎直向下的勻強磁場。另有一質量為m0.1kg、電阻R=1Ω的金屬棒cd擱置在等高的擋條上,并與固定在豎直平面內(nèi)的兩直導軌保持良好接觸,導軌間距也為l0.5m,兩直導軌上端接有阻值R=1Ω的電阻,在豎直導軌間的區(qū)域存在大小B21T,方向垂直導軌平面的勻強磁場。接通開關S后,棒對擋條的壓力恰好為零。不計摩擦阻力和導軌電阻。

1)指出磁場B2方向

2)求金屬棒ab旋轉角速度大小

3)斷開開關S后撤去擋條,棒開始下滑,假設導軌足夠長,棒下落過程中始終與導軌垂直,且與導軌接觸良好,從金屬棒cd開始下落到剛好達到最大速度的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q0.6 J,求這一過程金屬棒下落的高度。

4)從金屬桿開始下落到剛好達到最大速度的過程中,通過金屬桿的電荷量q

【答案】1)垂直導軌平面向外(280rad/s 34.4m41.1C

【解析】

1)由右手定則可知,導體棒ab的電流方向由ab,通過cd的電流由dc,因cd受安培力向上,由左手定則可知,B2的垂直導軌平面向外。

2)對ab棒,有:;對cd棒,有:,

代入數(shù)據(jù)解得:ω80rad/s

3)下落過程中,有:,

穩(wěn)定時:

代入數(shù)據(jù)解得:h=4.4m

4)從金屬桿開始下落到剛好達到最大速度的過程中,通過金屬桿的電荷量:

;代入數(shù)據(jù)解得q=1.1C

練習冊系列答案
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A. 在月球表面使一個小球做自由落體運動,測出落下的高度H和時間t

B. 嫦娥五號貼近月球表面做勻速圓周運動,測出運行周期T

C. 嫦娥五號在高空繞月球做勻速圓周運動,測出距月球表面的高度H和運行周期T

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B.鋼繩的最大拉力為

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