(2014•上海)如图,水平面内有一光滑金属导轨,其MN、PQ边的电阻不计,MP边的电阻阻值R=1.5Ω,MN与MP的夹

(2014•上海)如图,水平面内有一光滑金属导轨,其MN、PQ边的电阻不计,MP边的电阻阻值R=1.5Ω,MN与MP的夹角为135°,PQ与MP垂直,MP边长度小于1m.将质量m=2kg,电阻不计的足够长直导体棒搁在导线上,并与MP平行,棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=4m,空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.在外力作用下,棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动,运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等.
(1)若初速度v1=3m/s,求棒在GH处所受的安培力大小FA
(2)若初速度v2=1.5m/s,求棒向左移动距离2m到达EF所需的时间△t.
(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中,外力做功W=7J,求初速度v3
原来_你也在这里 1年前 已收到1个回答 举报

wang_xiaolan 幼苗

共回答了22个问题采纳率:86.4% 举报

解题思路:(1)由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出电流,然后由安培力公式求出安培力.
(2)由E=BLv求出感应电动势,由法拉第电磁感应定律求出感应电动势,然后求出运动时间.
(3)求出安培力做的功,应用动能定理求出棒的速度.

(1)棒在GH处时,感应电动势:E=BLv1
电流:I1=[E/R],
棒受到的安培力:F=BIL,
代入数据解得:F=8N;
(2)设棒移动的距离为a,由几何知识可知,EF间距离为a,
在此过程中,磁通量的变化量:△Φ=B△S=[1/2]a(a+L)B,
由题意可知,回路中感应电流保持不变,则感应电动势不变,
感应电动势:E=BLv2,由法拉第电磁感应定律可得:E=[△Φ/△t]=
a(a+L)B
2△t,
解得:△t=1s;
(3)设外力做功为W,克服安培力做功为WA,导体棒在EF处的速度为v3′,
由动能定理得:W-WA=[1/2]mv32-[1/2]mv32
克服安培力做功:WA=I2R△t′,
I3=
BLv3
R,△t′=
a(a+L)
2Lv3,
解得:WA=
a(a+L)B2Lv3
2R,
由于电流始终不变,则:v3′=[L/a]v3
则:W=
a(a+L)B2Lv3
2R+[1/2]m(
L2
a2-1)v32
代入数据得:3v32+4v3-7=0,
解得:v3=1m/s,(v3=-[7/3]m/s,舍去);
答:(1)若初速度v1=3m/s,求棒在GH处所受的安培力大小为8N.
(2)若初速度v2=1.5m/s,求棒向左移动距离2m到达EF所需的时间为1s.
(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中,外力做功W=7J,初速度为1m/s.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.

考点点评: 本题是电磁感应与电路、力学相结合的综合题,难度较大,分析清楚棒的运动过程、应用E=BLv、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式、动能定理即可正确解题,解题时注意题设条件:电流大小始终不变.

1年前

1
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 18 q. 0.523 s. - webmaster@yulucn.com