如图?所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和

◎ 题目

如图 ?所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方,放开P棒,使其自由下滑,求P棒和Q棒的最终速度。

◎ 答案

vP=vQ =

◎ 解析

PQ棒的质量为m,长度分别为2ll P棒进入水平轨道的速度为v0,对于P棒,运用机械能守恒定律得mgh="1/2" mv02 v0=;当P棒进入水平轨道后,切割磁感线产生感应电流。P棒受到安培力作用而减速,Q棒受到安培力而加速,Q棒运动后也将产生感应电动势,与P棒感应电动势反向,因此回路中的电流将减小。最终达到匀速运动时,回路的电流为零,所以EP=EQ,即2BlvP=BlvQ2vp=vQ
再设:磁感强度为BP棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为△t,P,Q受到的平均作用力分别为PQ
对P、Q分别应用动量定理得:P·t=mvP-v0);Q·t=mvQ-0
P=2Q ∴vP=vQ =
〖点评〗AC棒在磁场力的作用下做变速运动,最后达到运动稳定,两棒都做匀速运动。但是以此类推认为两棒的运动速度相同是错误的。本题中平行导轨的宽度不同,如果两棒的速度相同则回路中还有磁通量的变化,还会存在感应电动势,感应电流还会受到安培力的作用,ACDE不可能做匀速运动,其中的一根继续减速,另一根继续加速,直到回路中的磁通量的变化为零,才使得两根导体棒做匀速运动。以前我们做过类似的题。那道题中的平行轨道间距都是一样的。有一些同学不假思索,把那道题的结论照搬到本题中来,犯了生搬硬套的错误。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图?所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和…”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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