(2007•崇文区二模)如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直.
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解题思路:(1)a棒匀速运动时,拉力与重力、安培力平衡,b棒静止时,b棒的重力与安培力平衡,两棒中电流关系Ib=Ia2,联立解得F.(2)先分析a棒匀速运动时,由平衡条件求得a棒的速度,将金属棒a固定,让金属棒b自由滑下时,匀速运动时速度最大.根据平衡条件得到速度的表达式.将两种情况的速度联立解得v2;(3)根据法拉第电磁感应定律E=△Φ△t=S△B△t=BLht,由题意,a棒受到的安培力正好等于a棒的重力,有mag=2BIL=B2L2hRt,解得两金属棒间的距离h.

(1)a棒匀速运动,F=mag+BIaL

b棒静止,由电路连接关系可知 Ib=

Ia

2

由平衡条件得 mbg=

BIaL

2

联立得

F=mag+2mbg

=0.4N

(2)当a以v1匀速运动时a棒中电流为:Ia=

BLv1

R+

R

2,

b恰好保持静止,有

mbg=BIbL=

BIaL

2=

B2L2v1

(R+

R

2)×2,①

当b自由滑下至匀速运动时:Ib′=

BLv2

R+

R

2mbg=BIb′L=

B2L2v2

R+

R

2②

①②式联立得

v2=

v1

2=5m/s

(3)根据法拉第电磁感应定律有,E=[△Φ/△t]=[S△B/△t]=[BLh/t],

又I=

E

2R

由题意 mag=2BIL=

B2L2h

Rt③

由①③联立得h=

v1tma

3mb

代入数值,得h=

2

3m

答:

(1)拉力F的大小是0.4N;

(2)b滑行的最大速度v2是5m/s.

(3)两金属棒间的距离h是

2

3m.

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.

考点点评: 本题中两根棒都处于平衡状态,根据平衡条件列方程,同时要分析两棒之间的联系,从力和能量两个角度进行双杆问题.

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