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        1. (2002?上海)如圖所示,兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi),距離為l=0.2米,在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5歐的電阻,在X≥0處有一與水平面垂直的均勻磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度B=0.5特斯拉.一質(zhì)量為m=o.1千克的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上,并以v0=2米/秒的初速度進(jìn)入磁場(chǎng),在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a=2米/秒2、方向與初速度方向相反.設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略,且接觸良好.求:
          (1)電流為零時(shí)金屬桿所處的位置;
          (2)電流為最大值的一半時(shí)施加在金屬桿上外力F的大小和方向;
          (3)保持其他條件不變,而初速度v0取不同值,求開始時(shí)F的方向與初速度v0取值的關(guān)系.
          分析:(1)電流為0時(shí),電動(dòng)勢(shì)為0,切割的速度為0.即知電流為0的位置為金屬桿勻減速運(yùn)動(dòng)速度為0的位置,根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的公式求出金屬桿的位移.
          (2)當(dāng)速度為v0時(shí),電動(dòng)勢(shì)最大,電流最大,根據(jù)E=BLv,結(jié)合閉合電路歐姆定律,可以求出最大電流.從而可以求出電流為最大值的一半時(shí)所受的安培力,根據(jù)牛頓第二定律求出外力的大小和方向.(要考慮金屬桿的運(yùn)動(dòng)方向)
          (3)開始時(shí),金屬桿所受的安培力FA=
          B2L2v0
          R
          ,若FA<ma,F(xiàn)方向與x軸相反;FA>ma,F(xiàn)方向與x軸相同.
          解答:解:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,I=
          E
          R
          ∴I=0時(shí)  v=0
              所以x=
          v02
          2a
          =1m                                 
          (2)最大電流  Im=
          BLv0
          R

          I′=
          Im
          2
          =
          BLv0
          2R

          安培力FA=BI′L=
          B2L2v0
          2R
          =0.02N                         
          向右運(yùn)動(dòng)時(shí) F+FA=ma
          F=ma-FA=0.18N       方向與x軸相反                  
          向左運(yùn)動(dòng)時(shí)F-FA=ma
          F=ma+FA=0.22N       方向與x軸相反                 
          (3)開始時(shí) v=v0,F(xiàn)A=BImL=
          B2L2v0
          R

          F+FA=ma,F(xiàn)=ma-FA=ma-
          B2L2v0
          R
                             
          ∴當(dāng)v0
          maR
          B2L2
          =10m/s 時(shí),F(xiàn)>0  方向與x軸相反              
             當(dāng)v0
          maR
          B2L2
          =10m/s 時(shí),F(xiàn)<0  方向與x軸相同.
          點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵正確地對(duì)金屬桿進(jìn)行受力分析,靈活運(yùn)用牛頓第二定律.以及掌握導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv.
          練習(xí)冊(cè)系列答案
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          (2)將線圈L1插入L2中,會(huì)上開關(guān).能使感應(yīng)電流與原電流的繞行方向相同的實(shí)驗(yàn)操作是
          BCD
          BCD

          A.插入軟鐵棒    B.拔出線圈L1 C.使變阻器阻值變大  D.?dāng)嚅_開關(guān).

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          同步練習(xí)冊(cè)答案