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精英家教網如圖所示,兩根相距為L的豎直平行光滑金屬導軌位于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,導軌電阻不計,另外兩根與上述導軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質量均為m,ab、cd接入閉合電路的電阻均為R,若要cd靜止不動,可使ab豎直向
 
運動,且速率為
 
.(ab、cd始終水平)
分析:要使cd始終保持靜止不動,cd棒受到的安培力與重力平衡,安培力大小和方向一定,ab桿應勻速直線運動.根據左手定則判斷回路中感應電流方向,由右手定則判斷ab桿的運動方向.對cd桿研究,運用平衡條件求解速率的大小.
解答:解:當ab桿向上或向下運動時,切割磁感線,回路中產生感應電流,cd桿受到安培力,當cd桿所受的安培力與重力平衡時,能保持靜止不動,則cd桿所受的安培力方向必須豎直向上,根據左手定則判斷可知,回路中感應電流方向為逆時針方向,桿ab中感應電流方向為b到a,由右手定則判斷可知,ab桿應向上運動.由于cd桿受到的安培力大小一定,則感應電流和感應電動勢應保持不變,所以ab桿應向上做勻速直線運動.
以cd桿作為研究對象,由平衡條件得到:
安培力為:F=mg=
B2L2v
2R

即為:v=
2mgR
B2L2

故答案為:上的勻速直線,
2mgR
B2L2
點評:本題是電磁感應現象中的力平衡問題,關鍵是安培力的分析和計算.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?遼寧)如圖所示,兩根相距為l的平行直導軌ab、cd、b、d間連有一固定電阻R,導軌電阻可忽略不計.MN為放在ab和cd上的一導體桿,與ab垂直,其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內).現對MN施力使它沿導軌方向以速度v(如圖)做勻速運動.令U表示MN兩端電壓的大小,則( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩根相距為L的豎直平行金屬導軌位于勻強磁場中,磁感應強度為B,導軌電阻不計,另兩根與光滑軌道接觸的金屬桿質量均為m,電阻均為R,若要使cd桿恰好平衡,且靜止不動,則ab桿應做
向上的勻速直線
向上的勻速直線
運動,ab桿運動速度大小是
2mgR
B
2
 
L2
2mgR
B
2
 
L2
,需對ab桿所加外力的大小為
2mg
2mg

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩根相距為L的豎直固定桿上各套有質量為m的小球,小球可以在桿上無摩擦地自由滑動,兩球用長為2L的輕繩相連,今在輕繩中點施加一個豎直向上的拉力F,恰能使兩球沿豎直桿向上勻速運動.則每個小球所受的拉力大小為(重力加速度為g)(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?海淀區一模)如圖所示,兩根相距為d足夠長的平行光滑金屬導軌位于水平面的xoy平面內,一端接有阻值為R的電阻.在x>0的一側存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度為B,一電阻為r的金屬直桿與金屬導軌垂直放置并接觸良好,金屬桿可在導軌上滑動.開始時,金屬直桿位于x=0處,給金屬桿一大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度.在運動過程中有一大小可調節的外力F作用在金屬桿上,使金屬桿保持大小為a、方向沿x軸負方向的恒定加速度運動.金屬軌道電阻忽略不計.
(1)該回路中存在感應電流的時間多長?
(2)當金屬桿的速度大小為v0/2時,回路中的電流有多大?
(3)若金屬桿質量為m,試推導出外力F隨時間t變化的關系.

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