(1)根据题意可知,棒切割磁感线,从而产生感应电流,出现安培力,因此受到重力、支持力与安培力作用,故受力分析如图示:
(2)当ab加速下滑时,感应电动势为:E=Blv;
ab杆中的电流为:I=
=E R
;Blv R
而安培力:F=BIl;
根据牛顿第二定律,则有:
加速度为:a=
=mgsinθ?F m
;mgsinθ?
B2l2v R m
(3)当a=0时,即mgsinθ=F时ab杆的速度可以达到最大值.
则有:mgsinθ=Bl
;Blvm
R
所以,vm=
sinθ;mgR
B2l2
(4)选取从开始到速度达到最大,根据能量守恒定律,
则有:mgh=Q+
mv2;1 2
解得:Q=mgh-
mv2=mgh?1 2
sin2θ;
m3g2R2
2B4l4
答:(1)由b向a方向看到的装置如图所示,则此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流
;及其加速度的大小Blv R
;mgsinθ?
B2l2v R m
(3)在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值
sinθ.mgR
B2l2
(4)若达到最大速度时,导体棒下落高度为h,在下落过程中产生的焦耳热mgh?
sin2θ.
m3g2R2
2B4l4