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(1)导体棒运动到B处时,电容C上的电量;
(2)t的大小;
(3)F2的大小.
分析:(1)要求电容C上的电量,关键要求其电压.导体棒运动到B处时,电容C的电压等于导体棒产生的感应电动势,由E=Bdv求出,即可求得电量.
(2)根据牛顿第二定律列式求导体棒的加速度,其中安培力F=Bid,i=
=
=CBd
=CBda1,i与加速度a1成正比.判断出导体棒的运动情况,由运动学公式求t.
(3)用同样的方法求出导体棒在F2作用下的加速度,再由运动学公式列式求F2的大小.
(2)根据牛顿第二定律列式求导体棒的加速度,其中安培力F=Bid,i=
△q |
△t |
△CBdv |
△t |
△v |
△t |
(3)用同样的方法求出导体棒在F2作用下的加速度,再由运动学公式列式求F2的大小.
解答:解:(1)当棒运动到B处时,电容器两端的电压为 U=Bdv,
此时电容器的带电量 q=CU=CBdv
代入数据解得,q=1×10-2C
(1)棒在F1作用下,由牛顿第二定律有
F1-Bid=ma1
又瞬时感应电流i=
=
=CBd
=CBda1,
由上两式得:a1=
=20m/s2
可见棒的加速度不变,说明棒做匀加速运动,则t=
=0.25s
(3)由(2)知棒在F2作用下的加速度a2=
,方向向左
根据运动学公式及两个过程的位移关系得:
a1
=-[a1t?2t-
a2(2t)2]
将相关数据代入上式求得 F2=0.55N
答:
(1)导体棒运动到B处时,电容C上的电量是1×10-2C;
(2)t的大小是0.25s;
(3)F2的大小是0.55N.
此时电容器的带电量 q=CU=CBdv
代入数据解得,q=1×10-2C
(1)棒在F1作用下,由牛顿第二定律有
F1-Bid=ma1
又瞬时感应电流i=
△q |
△t |
△CBdv |
△t |
△v |
△t |
由上两式得:a1=
F1 |
m+CB2d2 |
可见棒的加速度不变,说明棒做匀加速运动,则t=
v |
a1 |
(3)由(2)知棒在F2作用下的加速度a2=
F2 |
m+CB2d2 |
根据运动学公式及两个过程的位移关系得:
1 |
2 |
t | 2 1 |
1 |
2 |
将相关数据代入上式求得 F2=0.55N
答:
(1)导体棒运动到B处时,电容C上的电量是1×10-2C;
(2)t的大小是0.25s;
(3)F2的大小是0.55N.
点评:本题的难点是求棒的加速度,抓住电流与电容器电量变化量的关系i=
是关键,并要抓住两个过程的位移大小相等、方向相反列式求F2.
△q |
△t |
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