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(11分)(2011•海南)如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,M...

(11分)(2011•海南)如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和M'N'是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可忽略,重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好.求:

(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比;

(2)两杆分别达到的最大速度.

 

(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比为2; (2)两杆分别达到的最大速度为,. 【解析】 试题分析:细线烧断前对MN和M'N'受力分析,得出竖直向上的外力F=3mg, 细线烧断后对MN和M'N'受力分析,根据动量守恒求出任意时刻两杆运动的速度之比. 分析MN和M'N'的运动过程,找出两杆分别达到最大速度的特点,并求出. 【解析】 (1)细线烧断前对MN和M'N'受力分析, 由于两杆水平静止,得出竖直向上的外力F=3mg. 设某时刻MN和M'N'速度分别为v1、v2. 根据MN和M'N'动量守恒得出:mv1﹣2mv2=0 求出:=2 ① (2)细线烧断后,MN向上做加速运动,M'N'向下做加速运动,由于速度增加,感应电动势增加, MN和M'N'所受安培力增加,所以加速度在减小. 当MN和M'N'的加速度减为零时,速度最大. 对M'N'受力平衡:BIl=2mg ② I= ③ E=Blv1+Blv2 ④ 由①﹣﹣④得:v1=、v2= 答:(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比为2; (2)两杆分别达到的最大速度为,.
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