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如图所示,导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑...

如图所示,导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触.导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd,整个装置处于竖直向上的B=0.2T的匀强磁场中,现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放,当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高.试求:
(1)cd棒获得的速度大小;
(2)此瞬间通过ab棒的电量;
(3)此过程回路产生的焦耳热.

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(1)根据机械能守恒定律求出ab通过最低点前后瞬间的速度,抓住系统所受安培力的合力为零,根据动量守恒定律求出cd棒获得的速度大小. (2)根据动量定理求出瞬间通过ab棒的电量. (3)根据能量守恒定律求出回路中产生的焦耳热. 【解析】 (1)ab棒下落过程中,切割磁感线,产生感应电动势,但没有感应电流,只有落到最低点时,接触导轨,与导轨cd棒组成闭合回路时才有感应电流产生.棒在向下、向上运动的过程中,只有重力做功,即机械能守恒, 根据摆动的高度可求在最低点的速度:m/s,=3m/s. 当ab运动到最低点的瞬间,回路产生感应电流,磁场对ab、cd棒均有安培力作用,又因为系统在水平方向上合外力为零,即动量守恒.设cd棒获得的速度大小为v2′,m1v1=m1v1′+m2v2′ 解得v2′=0.5m/s. (2)根据动量定理得,-FAt=mv1′-mv1 则有BILt=mv1-mv1′,即qBL=mv1-mv1′ 解得q=. (3)根据能量守恒定律知,系统动能的减小量等于回路中产生的焦耳热. Q===0.325J. 答:(1)cd棒获得的速度大小为0.5m/s. (2)此瞬间通过ab棒的电量为1C. (3)此过程回路产生的焦耳热为0.325J.
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考点分析:
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V(m/s)0.01.02.01.10.7
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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