(2001?江西)如圖1所示.一對平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道間距l(xiāng)=0.20m,電阻R=1.0Ω;有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻皆可忽略不計,整個裝置處于磁感強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道面向下.現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運動,測得力F與時間t的關(guān)系如圖2所示.求桿的質(zhì)量m和加速度a.
分析:導(dǎo)體棒運動時切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,使棒受到向左的安培力,根據(jù)感應(yīng)電流的大小寫出安培力的表達式結(jié)合牛頓第二定律求出F與t的關(guān)系式,然后將圖象上的數(shù)據(jù)代入即可求解.
解答:解:導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運動,用υ表示其速度,t表示時間,則有:
υ=at                   ①
桿切割磁力線,將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢:
E=Blυ                  ②
在桿、軌道和電阻的閉合回路中產(chǎn)生電流
I=
E
R
   ③
桿受到的安培力的
f=BIl   ④
根據(jù)牛頓第二定律,有
F-f=ma  ⑤
聯(lián)立以上各式,得
F=ma+
B2l2
R
at
    ⑥
由圖線上取兩點代入⑥式,可解得:
a=10m/s2,m=0.1kg
故桿的質(zhì)量為m=0.1kg,其加速度為a=10m/s2
點評:解答這類問題的關(guān)鍵是正確分析安培力的大小與方向,然后根據(jù)導(dǎo)體棒所處狀態(tài)列方程求解.
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qm

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(1)如q2為正電荷,則q1
電荷,q3
電荷.
(2)q1、q2、q3三者電量大小之比是
(
l1+l2
l2
)2
(
l1+l2
l2
)2
1
1
(
l1+l2
l1
)2
(
l1+l2
l1
)2

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