如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆和,开始时

◎ 题目

如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度撞击杆的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆初始位置相距为S。求:
(1)回路内感应电流的最大值;
(2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量;
(3)当杆与杆的速度比为时,受到的安培力大小。

◎ 答案

1)
(2)
(3)

◎ 解析

1)对小球和杆A1组成的系统,由动量守恒定律,得:
                   ①
      又 svt 
       H=                ②
     由①②③式联立:
                   ④  
回路内感应电动势的最大值 EBLv1     ⑤
回路内感应电流的最大值  I      ⑥
联立④⑤⑥式得:
回路内感应电流的最大值:I
(2)对两棒组成的系统,由动量守恒定律,得:
由能量守恒定律可得整个运动过程中感应电流最多产生热量:
 Q
(3)由能量守恒定律,得:
又          =1∶3
      
       

    A2受到的安培力大小 

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆和,开始时…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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