(2014•南平模拟)如图所示,两光滑平行的金属导轨EF和GH,相距为,轨道平面与水平面成θ=

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  • 解题思路:(1)导体棒做匀速直线运动时速度最大,应用安培力公式求出安培力,应用平衡条件可以求出最大速度.

    (2)由安培力公式求出安培力,然后由牛顿第二定律求出加速度.

    (3)由法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式求出AB下落的高度,然后由能量守恒定律求出回路产生的焦耳热.

    (1)开始时,系统静止,由平衡条件得:

    mg=Mgsin30°,解得:M=2m ①,

    当导体棒做匀速运动时速度达到最大,

    MN受到的安培力:F=BIL=

    B2L2vm

    R+r,

    导体棒做匀速直线运动,处于平衡状态,

    由平衡条件得:(m+[m/2])g=Mgsin30°+

    B2L2vm

    R+r,

    解得:vm=

    mg(R+r)

    2B2L2 ②;

    (2)导体棒受到达到最大速度的一半时受到的安培力:

    F′=BLv′=

    B2L2

    vm

    2

    R+r ③,

    由牛顿第二定律得:(m+[m/2])g-Mgsin30°-F′=(m+[m/2]+M)a ④,

    由①②③④解得:a=[1/14]g;

    (3)系统做匀速直线运动时,速度到达稳定值,设此时AB下落高度为h,

    由法拉第电磁感应定律得:E=[△Φ/△t]=[BLh/△t],

    感应电流:I=[E/R+r],

    通过电阻R的电荷量:q=I△t,

    解得:h=

    q(R+r)

    BL ⑤,

    在整个过程中,由能量守恒定律得:

    Q=(m+[m/2])g-Mghsin30°-[1/2](m+[m/2]+M)vm2⑥,

    由①②⑤⑥解得:Q=

    qmg(R+r)

    2BL-

    7m3g2(R+r)2

    16B4L4;

    答:(1)导体棒运动的最大速度为

    mg(R+r)

    2B2L2;

    (2)导体棒速度达到最大速度一半时,导体棒加速度的大小为

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;焦耳定律.

    考点点评: 本题是多体问题,本题考查了求导体棒的最大速度、加速度与回路产生的焦耳热问题,分析清楚物体的运动过程、应用安培力公式、平衡条件、牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒定律即可正确解题.

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