某课外兴趣小组为研究感应器设计了如图所示的装置,光滑导轨MN、PQ倾斜固定,与足够长水平固定的光滑导轨MR、PS在M、P两点光滑连接,水平导轨处在竖直方向的匀强磁场中,在水

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 力矩的平衡/2022-10-24 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某课外兴趣小组为研究感应器设计了如图所示的装置,光滑导轨MN、PQ倾斜固定,与足够长水平固定的光滑导轨MR、PS在M、P两点光滑连接,水平导轨处在竖直方向的匀强磁场中,在水平导轨两侧安装有“感应控制器”,其结构中包括感应器1、感应器2和锁定控制器,现将导体棒A垂直导轨放置在水平导轨上,并置于锁定控制器处,导体棒B 垂直放置在倾斜导轨某处,由静止释放,当导体棒B到达MP处时,被感应器1感应,并发送锁定信号到锁定控制器,瞬间锁定导体棒A,使其不得水平移动,当导体棒B运动到CD处时,被感应器2感应,并发送解锁信号到锁定控制器,瞬间解锁导体棒A,之后两导体棒在磁场中运动。如图所示,两导体棒的质量为ma=mb=2kg,磁场的感应强度为B=1T,MP CD间的距离为L0=1m,导轨宽L=1m,两导体棒的电阻为,导轨电阻不计,CD与AB间距离足够大,导体棒B释放的位置到水平导轨的高度H=0.8m,(g=10m/s2)求(计算结果保留两位有效数字)
小题1:(1)导体棒到达感应器2处时的速度大小。
小题2:(2)由于感应控制器的安装使系统多损失的机械能。
 

◎ 答案


小题1:(1)3.0m/s
小题2:(2)1.2 J

◎ 解析

    考查电磁感应和动量能量的综合应用。考查的知识点有;电磁感应现象,楞次定律,法拉第电磁感应定律,动量守恒,动量定理,机械能守恒,能量守恒;综合性强;虽然过程中没有显示用到楞次定律,但分析过程已经渗透对这一知识点的考查,属重点知识点和综合分析能力的考查,难度在0.4左右。
小题1:(1)解;导体棒B下滑的过程,由动能定理得  
            设由MP到以CD历时为t,则由法拉第电磁感应定律得
这一过程中的平均感应电动势大小为  
   平均电流   
对这一过程,由却是动量定理得,
以上各式联立可得,导体棒b到达CD时的速度大小为v1=3.0m/s
小题2:  导体棒a解除锁定后,两导体棒组成的系统动量守恒,设它们最终的共同速度大小为发v2
             得 
          若没有安装感应控制器,则导体棒B到达MP后,两导体棒组成的系统动量即守恒。
        设这样可能达到的共同速度为,则有  
由能量守恒得  由于安装感应控制器,使得系统多损失的机械能为
 
以上各式联立,并代入数据得

◎ 知识点

    专家分析,试题“某课外兴趣小组为研究感应器设计了如图所示的装置,光滑导轨MN、PQ倾斜固定,与足够长水平固定的光滑导轨MR、PS在M、P两点光滑连接,水平导轨处在竖直方向的匀强磁场中,在水…”主要考查了你对  【力矩的平衡】  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。

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