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如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直...

如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略,初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度υ,在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力;
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为什么?
(3)导体棒往复运动,最终静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?

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(1)由欧姆定律、安培力公式和感应电动势知识推导安培力. (2)导体棒向右运动时,弹力和安培力对棒做功根据功能关系求出安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1. (3)能量转化及平衡条件等求出电阻R上产生的焦耳热Q. 【解析】 (1)初始时刻棒中感应电动势    E=BLυ       棒中感应电流I=       作用于棒上的安培力F=BIL       联立,得F=      安培力方向:水平向左    (2)由功和能的关系,得       安培力做功  W1=EP-mυ2 电阻R上产生的焦耳热Q1=mυ2-EP上限 (3)由能量转化及平衡条件等判断:棒最终静止于初始位置       由能量转化和守恒得Q=mυ2 答:(1)求初始时刻导体棒受到的安培力大小为,方向水平向左;     (2)安培力所做的功W1等于EP-mυ2,电阻R上产生的焦耳热Q1等于mυ2-EP.     (3)导体棒往复运动,最终静止于初始位置.从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为得Q=mυ2.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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