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磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则
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如图所示,导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd,整个装置处于竖直向上的B=0.2T的匀
网友投稿 2023-04-06 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示,导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd,整个装置处于竖直向上的B=0.2T的匀强磁场中,现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放,当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高.试求:
(1)cd棒获得的速度大小;
(2)此瞬间通过ab棒的电量;
(3)此过程回路产生的焦耳热.
◎ 答案
(1)ab棒下落过程中,切割磁感线,产生感应电动势,但没有感应电流,只有落到最低点时,接触导轨,与导轨cd棒组成闭合回路时才有感应电流产生.棒在向下、向上运动的过程中,只有重力做功,即机械能守恒,
根据摆动的高度可求在最低点的速度:
v
1
=
2g
h
1
=4
m/s,
v
1
′=
2g
h
2
=3m/s.
当ab运动到最低点的瞬间,回路产生感应电流,磁场对ab、cd棒均有安培力作用,又因为系统在水平方向上合外力为零,即动量守恒.设cd棒获得的速度大小为v
2
′,m
1
v
1
=m
1
v
1
′+m
2
v
2
′
解得v
2
′=0.5m/s.
(2)根据动量定理得,-F
A
t=mv
1
′-mv
1
则有BILt=mv
1
-mv
1
′,即qBL=mv
1
-mv
1
′
解得q=
0.1×(4-3)
0.2×0.5
C=1C
.
(3)根据能量守恒定律知,系统动能的减小量等于回路中产生的焦耳热.
Q=
1
2
m
v
1
2
-
1
2
m
v
1
′
2
-
1
2
m′
v
2
′
2
=
1
2
×0.1×16-
1
2
×0.1×9-
1
2
×0.2×0.
5
2
=0.325J.
答:(1)cd棒获得的速度大小为0.5m/s.
(2)此瞬间通过ab棒的电量为1C.
(3)此过程回路产生的焦耳热为0.325J.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd,整个装置处于竖直向上的B=0.2T的匀…”主要考查了你对 【机械能守恒定律】,【动量守恒定律】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】 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/202304/437101.html
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