(14分)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为a=30°,导轨电阻不计,导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中.两根电阻都为R=2W、质量都为m=0.
◎ 题目
(14分)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为a=30°,导轨电阻不计,导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中. 两根电阻都为R=2W、质量都为m=0.2kg的完全相同的细金属棒ab和cd垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上,与磁场上边界距离为x=1.6m,有界匀强磁场宽度为3x=4.8m.先将金属棒ab由静止释放,金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动,此时立即由静止释放金属棒cd,金属棒cd在出磁场前已做匀速运动.两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好(取重力加速度g=10m/s2).求: (1)金属棒ab刚进入磁场时棒中电流I; (2)金属棒cd在磁场中运动的过程中通过回路某一截面的电量q; (3)两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q. |
◎ 答案
(1) I=1A (2) (3) 8J |
◎ 解析
试题分析:(1)mgxsina=mv12, v1==4m/s(1分) =mgsina,BL=1Tm(1分) BIL=mgsina,I=1A (1分) (2)设经过时间t1,金属棒cd也进入磁场,其速度也为v1,金属棒cd在磁场外有x=v1/2·t1,此时金属棒ab在磁场中的运动距离为:X=v1t1=2x, 两棒都在磁场中时速度相同,无电流,金属棒cd在磁场中而金属棒ab已在磁场外时,cd棒中才有电流,运动距离为2x(得到cd棒单独在磁场中运动距离为2x,即可得2分) (公式2分、结果1分) (3)金属棒ab在磁场中(金属棒cd在磁场外)回路产生的焦耳热为: Q1=mgsina′2x=3.2J (或:Q1=2I2Rt1=mgsina′2x)(1分) 金属棒ab、金属棒cd都在磁场中运动时,回路不产生焦耳热。两棒加速度均为gsina,ab离开磁场时速度为v 2,v22-v12=2gxsina,v2=。(1分) 金属棒cd在磁场中(金属棒ab在磁场外),金属棒cd的初速度为v2=,末速度为,由动能定理: mgsina′2x-Q2=m()2-m()2(2分) Q2=mgsina′3x=4.8J(1分) Q=mgsina′5x=8J(1分) 点评:在分析导体棒切割磁感线运动问题时,需要结合受力分析, 特别是把握好题目的临界条件,比如什么时候匀速运动, |
◎ 知识点
专家分析,试题“(14分)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为a=30°,导轨电阻不计,导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中.两根电阻都为R=2W、质量都为m=0.…”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。- 最新内容
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