(2007?杭州一模)如图所示,在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中,有两条光滑的平行金属导轨,其

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-02
(2007?徐州三模)如图所示,在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中,有两条固定光滑的平行金属导轨

(1)设绳被拉断时回路中的电流为I,设拉断时棒ab中电动势为E,速度为v,运动时间为t,则 E=BLv I=E2R v=at cd棒所受的安培力为 F=BIL,联立解得,F=B2L2at2R细线即将拉断时,对cd有:T=F解得:t=2TRaB2L2 (2)在细线被拉断瞬间撤去拉力F后,cd棒由于受到向右的安培力也向右开始做加速运动,cd切割磁感线产生感应电动势,回路中总的感应电动势将减小,感应电流减小,ab做加速度逐渐减小的减速运动,cd做加速度逐渐减小的加速运动,最终两者以共同速度v′做匀速直线运动.故两杆做加速度逐渐减小的减速运动,cd做加速度逐渐减小的加速运动,最终两者以相同的速度做匀速直线运动.(3)设两棒匀速运动时的相同速度为v′,据动量守恒得: mv=2mv′线断后回路中产生的热能 QB=12mv2-12×2mv2得:QB=mT2R2B4L4cd棒消耗的电能 Ecd耗=△Ekcd+Qcd而△Ekcd=12mv2-0 Qcd=12QB解得:Ecd耗=mT2R2B4L4答:(1)经2TRaB2L2时间细线被拉断.(2)若在细线被拉断瞬间撤去拉力,ab做加速度逐渐减小的减速运动,cd做加速度逐渐减小的加速运动,最终两者以共同速度v‘做匀速直线运动.(3)细线被拉断后,回路中共产生12QB电热,cd棒消耗的电能为mT2R2B4L4.

(1)设绳被拉断时回路中的电流为I,设拉断时棒ab中电动势为E,速度为v,运动时间为t,则 E=BLv I=E2R v=at cd棒所受的安培力为 F=BIL,联立解得,F=B2L2at2R细线即将拉断时,对cd有:T=F解得:t=2RTB2L2a(2)v=at=2RTB2L2设两棒匀速运动时的相同速度为v′,据动量守恒得: mv=2mv′解得v′=12v=RTB2L2(3)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得: .I=.E2R=△Φ2R△t通过两棒的电荷量为q=.I△t=BL△x2R对cd棒,由动量定理得:B.IL△t=mv′联立上两式得:△x=2mTR2B4L4答:(1)经2RTB2L2a时间细线被拉断.(2)若在细线被拉断瞬间撤去拉力F,两棒最终的速度各为RTB2L2.(3)若在细线被拉断瞬间撤去拉力F,两根金属棒之间距离增量△x的最大值是2mTR2B4L4.

(1)时刻t,棒ab的速度为:v=at
此时棒ab中感应电动势为:E=BLv=BLat
此时棒中的感应电流为:I=
E
2R

棒所受的安培力为:FA=BIL=
B2L2at
2R

由牛顿第二定律得:F-FA=ma
联立得:F=
B2L2a
2R
t
+ma
(2)当细线所受的拉力达到最大值T时将被拉断,满足:BIL=T
即得最大拉力为:T=
B2L2a
2R
t0
           
(3)拉力F撤去后,cd向右做加速运动,当两棒的速度相等后两棒一起做匀速运动,此时cd棒的速度达到最大,设为v.
由于两棒组成的系统合外力为零,遵守动量守恒,则有:mv0=2mv
又 v0=at0
解得:v=
1
2
at0   
答:(1)F随时间t的变化规律为F=
B2L2a
2R
t
+ma;
(2)经t0时间,拉棒cd细线将被拉断,则此细线所能承受的最大拉力T为
B2L2a
2R
t0

(3)当拉棒cd的细线刚被拉断时,将拉力F撤去,则cd棒所能达到的最大速度是
1
2
at0

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