题目
题型:不详难度:来源:
(1)当P棒进入磁场后,P、Q棒各做什么运动?
(2)P棒刚进入磁场时,P、Q两棒加速度之比为多少?
(3)若两棒始终没有碰撞,求P和Q的最大速度;
(4)在整个过程中回路中消耗的电能是多少?(已知mP)
答案
解析
P棒沿光滑弧面下滑,直到进入水平轨道之前,整个系统机械能守恒.对P棒所以
P棒刚进入磁场时速度最大,其后由于P棒切割磁感线使整个回路产生感应电流,反过来,由于P、Q棒中有电流存在,两棒受安培力作用而分别做减速运动和加速运动,直到两棒速度相同为止,该速度即为Q棒最大速度.由于两棒所受的安培力F=BIl,尽管回路中感应电流不断变化,但两棒通过电流始终相等,所以两棒所受安培力大小始终相等,这样两棒运动的加速度之比始终为:在这一阶段中,两棒运动速度不断变化,回路中的感应电动势、感应电流、安培力、两棒的加速度都在不断变化.用牛顿运动定律求两棒速度是非常困难的,但若把两棒看成一个运动系统,这样根据动量守恒定律mPvP=(mP+mQ)v,所以即Q的最大速度.
两棒速度相同后,穿过整个回路的磁通量不再变化,回路中无感应电流,两棒不再受安培力作用,在光滑水平轨道上各自做匀速运动,整个系统无能量消耗.要计算从P棒下滑到两棒均以v滑动的全过程中回路消耗的电能,因感应电流为变量,无法用Q=I2Rt计算,但根据能量守恒,回路消耗的电能即系统减少的机械能,所以Q=mPgh+
核心考点
试题【图6,金属棒P从高h处以速度v0沿光滑弧形平行导轨下滑,进入轨道的水平部分后,在自下而上垂直于导轨平面的匀强磁场中运动,磁感应强度为B.在轨道的水平部分原来静止】;主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]
举一反三
甲
乙
图9
①若v1>v2,通过线圈导线横截面的电荷量q1>q2 ②若v1<v2,拉力的冲量I1<I2 ③若v1<v2,拉力的功率P1<P2 ④若v1>v2,产生的热量Q1>Q2
图14
A.①③ |
B.②③ |
C.②④ |
D.③④ |
A.不断增大 | B.不断减小 | C.先减小后增大 | D.先增大后减小 |
A.加速向B | B.加速离开B | C.减速向B | D.静止不动 |
如图15所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨、和、间距都是,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道和,两轨道间距也均为,且和的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的端、端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架,能使导轨系统位置固定。将一质量为的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端位置,金属杆在与水平成角斜向上的恒力作用下沿导轨运动,运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端位置时其速度大小。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力,以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。
(1)已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为,求金属杆所受恒力F的大小;
(2)金属杆运动到位置时撤去恒力F,金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道和,又在对接狭缝和处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道和的内侧,求金属杆运动到半圆轨道的最高位置时,它对轨道作用力的大小;
(3)若上层水平导轨足够长,其右端连接的定值电阻阻值为,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置处,无碰撞地水平进入上层导轨后,能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。
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