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如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导...

如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v,若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少?
(2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时,cd棒的加速度是多少?

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本题中两根导体棒的运动情况:ab棒向cd棒运动时,两棒和导轨构成的回路面积变小,磁通量发生变化,于是产生感应电流.ab棒受到的与运动方向相反的安培力作用作减速运动,cd棒则在安培力作用下作加速运动.在ab棒的速度大于cd棒的速度时,回路总有感应电流,ab棒继续减速,cd棒继续加速,两棒速度达到相同后,回路面积保持不变,磁通量不变化,不产生感应电流,两棒以相同的速度v作匀速运动,由于平行金属导轨位于同一水平面且两棒均可沿导轨无摩擦地滑行,故由两棒组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒mv=2mv,,这是第一问再由能量守恒求出焦耳热的关键;第二问设ab棒的速度变为时,cd棒的速度为v',先由动量守恒求得,再由动生电动势公式E=BLv确定回路总电动势 ,电路知识回路中的电流为 ,磁场知识通电导线在磁场中受安培力F=BIL,确定此时cd棒所受的安培力为 ,最后由牛顿第二定律F=ma求出cd棒的加速度. 【解析】 (1)从开始到两棒达到相同速度v的过程中,两棒的总动量守恒,有 mv=2mv, 根据能量守恒定律,整个过程中产生的焦耳热  在运动中产生的焦耳热最多是 (2)设ab棒的速度变为时,cd棒的速度为v',则由动量守恒可知解得 此时回路中的电动势为  此时回路中的电流为  此时cd棒所受的安培力为  由牛顿第二定律可得,cd棒的加速度 cd棒的加速度大小是,方向是水平向右.
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考点分析:
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某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中:
①选出一条纸带如图甲所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,测得h1=12.01cm,h2=19.15cm,h3=27.86cm.已知重锤质量为0.5kg,打点计时器的工作频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.8m/s2.由以上数据算出,当打点计时器打到B时重力势能比开始下落时减少了______J,此时重锤的动能比开始下落时增加了______J.由计算结果可知,该实验小组在做实验时出现的问题可能原因是______.(计算结果保留两位有效数字)
②在图甲所示的纸带上,某同学又选取多个计数点,测出个计数点到第一个计数点O的距离h,算出个计数点对应的速度v,并以h为横轴,以manfen5.com 满分网为纵轴画出的图线应该是图乙中的______,图线的斜率表示______
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按图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r,其中R为电阻箱,R为定值电阻,干电池的工作电流不宜超过0.5A.实验室提供的器材如下:电流表(量程0-0.6A),电阻箱(阻值范围0-999.9Ω),定值电阻R(阻值为5Ω),开关、导线若干.实验时,改变电阻箱R的值,记录下电流表A的示数I,得到若干组R、I的数据.根据实验数据绘出如图乙所示的manfen5.com 满分网图线,由此得出电池组的电动势E=______V,内阻 r=______Ω.
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如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中,线框中的最大磁通量为фm,最大感应电动势为Em,则线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向转轴转动的角速度大小为______

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如图所示,匀强电场场强大小为E,方向与水平方向夹角为θ(θ≠45°),场中有一质量为m,电荷量为q的带电小球,用长为L的细线悬挂于O点.当小球静止时,细线恰好水平.现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中( )
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A.外力所做的功为mgLcotθ
B.带电小球的电势能增加qEL(sinθ+cosθ)
C.带电小球的电势能增加2mgLcotθ
D.外力所做的共为mgLtanθ
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设同步卫星离地心的距离为r,运行速率为v1,加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球的半径为R,则下列比值正确的是( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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