电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30度,导轨上端ab接一阻值R=1.5
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解题思路:(1)根据右手定则判断出感应电流的方向;

(2)金属棒下滑过程中,受到重力、轨道的支持力和安培力,根据F=BIL、I=[E/R+r]、F=BIL求得安培力F,根据牛顿第二定律列式可求得加速度.

(3)当金属棒的加速度为零时,速度最大,由上题结果求解最大速度.

(1)根据右手定则判断可知:金属棒中产生的感应电流的方向由b到a.

(2)金属棒下滑速度v=2m/s时,所受的安培力为:

F=BIL=B[BLv/R+r]L=

B2L2v

R+r

由牛顿第二定律得:mgsin30°-

B2L2v

R+r=ma

得:a=gsin30°-

B2L2v

(R+r)m

代入解得:a=10×0.5-

0.82×0.752×2

(1.5+0.5)×0.2=3.2(m/s2

(3)当a=0时,金属棒匀速运动的速度,设为vm

由上题结果得:mgsin30°-

B2L2vm

R+r=0

可得:vm=

mg(R+r)sin30°

B2L2=

0.2×10×(1.5+0.5)×0.5

0.82×0.752m/s≈5.56m/s

Q=[R+r/r]Qr=[1.5+0.5/0.5]×0.1J=0.4J

设棒到达最低端时速度为v.

根据功能关系得:[1/2mv2=mgS-Q

解得:v=

30

2]m/s≈2.73m/s<vm.所以金属棒下滑的最大速度vm为2.73m/s

答:

(1)金属棒在此过程中产生的感应电流的方向由b到a;

(2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度3.2m/s2

(3)金属棒下滑的最大速度vm约为2.73m/s.

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;楞次定律.

考点点评: 本题关键要分析功能关系,并对金属棒正确受力分析,应用安培力公式、牛顿第二定律等,即可正确解题.

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