如图所示,质量为m的导体棒曲垂直放在光滑足够长的U形导轨的底端,导轨宽度和棒长相等且接触良好,导轨平面与水平面成角,整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中.现给导体

◎ 题目

如图所示,质量为m的导体棒曲垂直放在光滑足够长的U形导轨的底端,导轨宽度和棒长相等且接触良好,导轨平面与水平面成角,整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中.现给导体棒沿导轨向上的初速度v0,经时间t0导体棒到达最高点,然后开始返回,到达底端前已经做匀速运动,速度大小为.已知导体棒的电阻为R,其余电阻不计,重力加速度为g,忽略电路中感应电流之间的相互作用.求:

小题1:导体棒从开始运动到返回底端的过程中,回路中产生的电能;
小题2:导体棒在底端开始运动时的加速度大小;
小题3:导体棒上升的最大高度.

◎ 答案


小题1:mv02
小题2:a1 = 3gsinθ
小题3:(v02-gv0t0sinθ)/2g

◎ 解析

⑴据能量守恒,得 △E = mv02 -m(2= mv02      
⑵在底端,设棒上电流为I,加速度为a,由牛顿第二定律,则:)
(mgsinθ+BIL)=ma1      
由欧姆定律,得I=   E=BLv0
由上述三式,得a1 =" " gsinθ +
∵棒到达底端前已经做匀速运动∴mgsinθ=
代入,得a1 = 3gsinθ
(3)选沿斜面向上为正方向,上升过程中的加速度,上升到最高点的路程为S,
a = -(gsinθ + )  
取一极短时间△t,速度微小变化为△v,由△v = a△t,得
△ v = -( gsinθ△t+B2L2v△t/mR)
其中,v△t = △s
在上升的全过程中
∑△v = -(gsinθ∑△t+B2L2∑△s/mR)
即          0-v0= -(t0gsinθ+B2L2S/mR)
∵H="S·sinθ      " 且mgsinθ=
∴  H =(v02-gv0t0sinθ)/2g 

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量为m的导体棒曲垂直放在光滑足够长的U形导轨的底端,导轨宽度和棒长相等且接触良好,导轨平面与水平面成角,整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中.现给导体…”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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