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如图所示,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,两...

manfen5.com 满分网如图所示,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,两轨道间的宽度L=0.50m.轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻.轨道处于磁感应强度大小B=0.40T,方向竖直向下的匀强磁场中.质量m=0.50kg的导体棒ab垂直于轨道放置.在沿着轨道方向向右的力F作用下,导体棒由静止开始运动,导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直.不计轨道和导体棒的电阻,不计空气阻力.
(1)若力F的大小保持不变,且F=1.0N.求
a.导体棒能达到的最大速度大小vm
b.导体棒的速度v=5.0m/s时,导体棒的加速度大小a.
(2)若力F的大小是变化的,在力F作用下导体棒做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小a=2.0m/s2.从力F作用于导体棒的瞬间开始计时,经过时间t=2.0s,求力F的冲量大小I.
(1)a、导体棒能达到的最大速度时,受力平衡,做匀速直线运动,由平衡条件和安培力公式结合求解最大速度.b、先推导出安培力,再根据牛顿第二定律求解加速度a. (2)导体棒做初速度为零的匀加速直线运动,由速度公式v=at和安培力表达式,得到安培力与时间的关系式,再根据安培力的平均值求出安培力的冲量大小,运用动量定理求解力F的冲量大小I. 【解析】 (1)a.导体棒达到最大速度vm时受力平衡F=F安m 此时, 解得:vm=12.5m/s b.导体棒的速度v=5.0m/s时,感应电动势E=BLv=1.0V 导体棒上通过的感应电流 导体棒受到的安培力F安=BIL=0.40N 根据牛顿第二定律,解得: (2)t=2s时,金属棒的速度v1=at=4.0m/s 此时,导体棒所受的安培力 时间t=2s内,导体棒所受的安培力随时间线性变化, 所以,时间t=2s内,安培力的冲量大小 对导体棒,根据动量定理I-I安=mv1-0 所以,力F的冲量I=mv1+I安=2.32N•s 答: (1)若力F的大小保持不变,且F=1.0N.a.导体棒能达到的最大速度大小vm为12.5m/s. b.导体棒的速度v=5.0m/s时,导体棒的加速度大小a是1.2m/s2. (2)力F的冲量大小I是2.32N•s.
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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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