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如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻。处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻。处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?

◎ 答案

解:(1)初始时刻棒中感应电动势E=Lv0B  ①
棒中感应电流I=  ②
作用于棒上的安培力F=ILB  ③
①~③联立得F=,安培力方向:水平向左
(2)由功和能的关系,得安培力做功W1=EPmv02  ④
电阻R上产生的焦耳热Q1mv02-Ep  ⑤
(3)由能量转化及平衡条件等,可判断:
棒最终静止于初始位置,Q=mv02  ⑥

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻。处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  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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