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电磁感应安培力冲量之单、双杆模型.docx

电磁感应安培力冲量之单、双杆模型

文武双全
2019-03-15 0人阅读 告发 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电磁感应安培力冲量之单、双杆模型docx》,可适用于高中教育范畴

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电磁感应安培力冲量之单、双杆模型年海淀一模.如图所示固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨、和、间距都是二者之间固定有两组竖直半圆形轨道和两轨道间距也均为且和的竖直高度均为两组半圆形轨道的半径均为。轨道的端、端的对接狭缝宽度可忽略不计图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架能使导轨系统方位固定。将一质量为的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端方位金属杆在与水平成角斜向上的恒力作用下沿导轨运动运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好。当金属杆通过的距离运动到导轨末端方位时其速度大小。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。()已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为求金属杆所受恒力的大小()金属杆运动到方位时撤去恒力金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道和又在对接狭缝和处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道和的内侧求金属杆运动到半圆轨道的最高方位时它对轨道作用力的大小()若上层水平导轨足够长其右端连接的定值电阻阻值为导轨处于磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高方位处无碰撞地水平进入上层导轨后能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。海淀一模.(分)如图所示光滑、足够长、不计电阻、轨道间距为l的平行金属导轨MN、PQ水平放在竖直向下的磁感应强度差异的两个相邻的匀强磁场中左半部分为Iota匀强磁场区磁感应强度为B右半部分为Ⅱ匀强磁场区磁感应强度为B且B=B。在Iota匀强磁场区的左边界垂直于导轨放置一质量为m、电阻为R的金属棒a在Iota匀强磁场区的某一方位垂直于导轨放置另一质量也为m、电阻为R的金属棒b。开端时b静止给a一个向右冲量I后a、b开端运动。设运动过程中两金属棒总是与导轨垂直。()求金属棒a受到冲量后的瞬间通过金属导轨的感应电流()设金属棒b在运动到Iota匀强磁场区的右边界前已经达到最大速度求金属棒b在Iota匀强磁场区中的最大速度值()金属棒b进入Ⅱ匀强磁场区后金属棒b再次达到匀速运动状态设这时金属棒a仍然在Iota匀强磁场区中。求金属棒b进入Ⅱ匀强磁场区后的运动过程中金属棒a、b中产生的总焦耳热。图BBIabPQMNⅡIotaIota电磁感应安培力冲量之单、双杆模型答案:【解析】()对金属杆受力分析由动能定理得所以有。()由动能定理得所以。在点由牛顿第二定律得故。)由动量定理得而故。(分)()设金属棒a受到冲量I时的速度为v金属棒a产生的感应电动势为E金属轨道中的电流为i则I=mvhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分E=Blvhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分i=helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分i=helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分()金属棒a和金属棒b在左部分磁场中运动过程中所受安培力大小相等、方向相反合力为零故a、b构成的水平方向动量守恒。金属棒a和金属棒b在Iota匀强磁场区中运动过程中达到的最大速度vm时二金属棒速度相等感应电流为零二金属棒匀速运动遵循动量守恒定律有mv=mvmhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分vm=helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分()金属棒b进入Ⅱ匀强磁场时设金属棒a的感应电动势为E金属棒b的感应电动势为EE=BlvmE=Blvm因为B=B所以E=Ehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分所以金属棒b一进入Ⅱ匀强磁场电流立即出现在安培力作用下金属棒a做减速运动金属棒b做加速运动。设金属棒a在Iota匀强磁场区运动速度从vm变化到最小速度va所用时间为t金属棒b在Ⅱ匀强磁场区运动速度从vm变化到最大速度为vb所用时间也为t此后金属棒a、b都匀速运动则Blva=Blvbhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分即vb=vahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分设在t时间内通过金属棒a、b的电流平均值为遵循动量定理有Blt=mvamvm方向向左helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分Blt=mvbmvm方向向右helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分解得:helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分设金属棒b进入Ⅱ匀强磁场后金属棒a、b产生的总焦耳热为Q遵循能量守恒有helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分Q=helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip分

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