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18分)如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键K. 导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度B=1T. ab棒由静止释放0.8s后,突然接通电键,不计空气阻力,设导轨足够长. ab棒的最大速度和最终速度的大小. (g10m/s2)

答案

18分)ab棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为  v=gt=8m/s  2分)

    则闭合K瞬间,导体棒中产生的感应电流大小  IBlv/R=4A    2分)

    ab棒受安培力   F=BIl=0.8N   2分)

ab棒受重力     mg=0.1N     2分)

因为Fmgab棒加速度向上,开始做减速运动,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小,当安培F`=mg时,开始做匀速直线运动。   4分)

此时满足          2分)

解得,最终速度    v`=mgR/B2l2=1m/s    2分)

    闭合电键时速度最大为8m/s     2分)

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