如图所示,两根足够长固定的平行金属导轨位于竖直平面内,两导轨间的距离为d,导轨上面横放着两根导体棒L

2025-05-19 06:55:58
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回答(1):

(1)L2刚释放时电路中电动势E1=Bdυ
                     回路中电流I1

E1
2R

          L2受到的安培力F=BI1d
          要使导体棒L2能向下运动,则mg>F,得  υ<4m/s
    (2)当L2运动速度为υ2时,回路中电动势E=Bd(υ+υ2
         回路中感应电流I=
E
2R
 
         导体棒L2的所受的安培力F=BIL=
B2L2(v+v2)
2R

          加速度a=
mg?F
m

        代入整理得 a=2.5-2.5υ2
      作图如图.
   (3)当导体棒L2做匀速运动时,L1和L2两棒的速度分别是υ和υ2
          由平衡条件得
B2d2(υ+υ2)
2R
=mg
,得υ+υ2=4m/s
      设当导体棒L2、L1的相对速度为υ=4m/s时,棒L2的加速度  a=g?
B2d2υ
2Rm
=
△v
△t

     取极短时间△t,在时间△t内速度变化△υ,
             △υ=g△t?
B2d2υ
2Rm
△t

             则∑△υ=g∑△t?
B2d2
2Rm
υ△t

            又υ△t=△x      得υ2=gt?
B2d2
2Rm
x

      代入数据得两棒间距为x=4m,所用时间t=1.1s
     导体棒L1运动的位移x1=υt=3×1.1m=3.3m
     导体棒L2运动的位移x2=x-x1=0.7m
答:(1)为使导体棒L2向下运动,L1的速度v最大不能超过4m/s.
    (2)L2的加速度a 2与速率v2 的关系图象如上图所示.
    (3)若L1的速度v为3m/s,在L2作匀速运动的某时刻,两棒的间距4m,在此时刻前L2运动的距离为0.7m.