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电磁感应现象中的切割类问题
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如图所示存在范围足够大的磁场区,虚线OO′为磁场边界,左侧为竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B1,右侧为竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场区,B1=B2=B。有一质量为m且足
网友投稿 2023-04-19 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示存在范围足够大的磁场区,虚线OO′为磁场边界,左侧为竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B
1
,右侧为竖直向上的磁感应强度为B
2
的匀强磁场区,B
1
=B
2
=B。有一质量为m且足够长的U形金属框架MNPQ平放在光滑的水平面上,框架跨过两磁场区,磁场边界OO′与框架的两平行导轨MN、PQ垂直,两导轨相距L,一质量也为m的金属棒垂直放置在右侧磁场区光滑的水平导轨上,并用一不可伸长的绳子拉住,绳子能承受的最大拉力是F
0
,超过F
0
绳子会自动断裂,已知棒的电阻是R,导轨电阻不计,t=0时刻对U形金属框架施加水平向左的拉力F让其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求在绳未断前U形金属框架做匀加速运动t时刻水平拉力F的大小;绳子断开后瞬间棒的加速度。
(2)若在绳子断开的时刻立即撤去拉力F,框架和导体棒将怎样运动,求出它们的最终状态的速度。
(3)在(2)的情景下,求出撤去拉力F后棒上产生的电热和通过导体棒的电量。
◎ 答案
解:(1)对框架v=at
E=BLv=BLat
安培力
F-F
安
=ma
绳子断开时刻绳子拉力F
0
=F
安
棒的加速度
。
(2)绳子断裂时刻
框架速度
以后框架减速,棒向右加速,当两者速度大小相等时回路磁通量不再变化,一起匀速运动。
由于框架和棒都是受安培力作用,且质量相等,所以任意时刻加速度大小相等,相等时间内速度变化的大小也相等,最终速度都是v,
v
0
-v=v-0,
。
框架向左匀速,棒向右匀速。
(3)撤去拉力F后系统动能减少等于回路消耗电能,即棒上产生电热
对棒F
安
=BIL=ma,
Δt时间速度变化
速度由零增加到v过程
,
。
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示存在范围足够大的磁场区,虚线OO′为磁场边界,左侧为竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B1,右侧为竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场区,B1=B2=B。有一质量为m且足…”主要考查了你对 【电磁感应现象中的切割类问题】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/452827.html
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