周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定状态,a=0,速度v达到最大值.
例2 如图2所示,竖直平面内有足够长的金属导轨,导轨间距为0.2 m,金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,ab的电阻为0.4 Ω,导轨电阻不计,导体ab的质量为0.2 g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T,且磁场区域足够大,当导体ab自由下落0.4 s时,突然闭合开关S,则:(g取10 m/s2)
图2
(1)试说出S接通后,导体ab的运动情况;
(2)导体ab匀速下落的速度是多少?
解析 (1)闭合S之前导体ab自由下落的末速度为:
v0=gt=4 m/s.
S闭合瞬间,导体产生感应电动势,回路中产生感应电流,ab立即受到一个竖直向上的安培力.
F安=BIL==0.016 N>mg=0.002 N.
此刻导体所受合力的方向竖直向上,与初速度方向相反,加速度的表达式为
a==-g,所以ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动.当速度减小至F安=mg时,ab做竖直向下的匀速运动.
(2)设匀速下落的速度为vm,
此时F安=mg,即=mg,vm==0.5 m/s.
答案 (1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动,后做匀速运动
(2)0.5 m/s
例3 如图3,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭