如图15所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为R的

◎ 题目

如图15所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量M,垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放,在EF棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把EF棒从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,EF最后又回到BD端.求:

(1)EF棒下滑过程中的最大速度.
(2)EF棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中,有多少电能转化成了内能(金属棒、导轨的电阻均不计

◎ 答案

(1)如图当EF从距BDs处由静止开始滑至BD的过程中,受力情况如图所示.安培力:F=BIl=B
根据牛顿第二定律:a=                                                     ①
所以,EF由静止开始做加速度减小的变加速运动.当a=0时速度达到最大值vm.
由①式中a=0有:Mgsinθ-B2l2vm/R="0                                                                    " ②
vm=
(2)由恒力F推至距BDs处,棒先减速至零,然后从静止下滑,在滑回BD之前已达最大速度vm开始匀速.
EF棒由BD从静止出发到再返回BD过程中,转化成的内能为ΔE.根据能的转化与守恒定律:
Fs-ΔE=Mvm2                                                                                                                                                                                                        
ΔE=Fs-M2

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图15所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为R的…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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