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

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 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υ0,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所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为什么?
(3)导体棒往复运动,最终静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
魔方格

◎ 答案

(1)初始时刻棒中感应电动势    E=BLυ0
      棒中感应电流I=
E
R

      作用于棒上的安培力F=BIL
      联立,得F=
L2v0B2
R
      安培力方向:水平向左
   (2)由功和能的关系,得
      安培力做功  W1=EP-
1
2
02
电阻R上产生的焦耳热Q1=
1
2
02-EP上限
(3)由能量转化及平衡条件等判断:棒最终静止于初始位置 
     由能量转化和守恒得Q=
1
2
02
答:(1)求初始时刻导体棒受到的安培力大小为
L2v0B2
R
,方向水平向左;
    (2)安培力所做的功W1等于EP-
1
2
02,电阻R上产生的焦耳热Q1等于
1
2
02-EP
    (3)导体棒往复运动,最终静止于初始位置.从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为得Q=
1
2
02

◎ 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  【功能关系】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【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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