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电磁感应现象的综合应用
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如图所示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ,导轨间距离为L,导轨的电阻忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量分别为的两根金属杆a、b跨
网友投稿 2023-04-20 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨
MN
、
PQ
,导轨间距离为
L
,导轨的电阻忽略不计,磁感应强度为
B
的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量分别为
的两根金属杆
a
、
b
跨搁在导轨上,接入电路的电阻均为
R
。轻质弹簧的左端与
b
杆连接,右端被固定。开始时
a
杆以初速度
向静止的
b
杆运动,当
a
杆向右的速度为
v
时,
b
杆向右的速度达到最大值
,此过程中
a
杆产生的焦耳热为
Q
,两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触。求当
b
杆达到最大速度
时
(1)
b
杆受到弹簧的弹力。
(2)弹簧具有的弹性势能。
◎ 答案
(1)
(2)
。
◎ 解析
(1)设某时刻
a
、
b
杆速度分别为
v
和
,经过很短的时间
,
a
杆移动距离为
,
b
杆移动距离为
,回路面积改变量
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势
[或直接写为
]
回路中的电流
b
杆受到的安培力
当
b
杆的速度达到最大值
时,
b
杆的加速度为0,设此时
b
杆受到的弹簧弹力为
,由牛顿第二定律得
联立以上各式解得
(2)以
a
、
b
杆和弹簧为研究对象,设弹簧弹性势能为
,由能量转化与守恒定律
故
。
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ,导轨间距离为L,导轨的电阻忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量分别为的两根金属杆a、b跨…”主要考查了你对 【电磁感应现象的综合应用】 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/202304/454858.html
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