Question

如图所示，一段闭合螺线管套放在光滑水平玻璃棒上，一个光滑水平玻璃板中心沿螺线管的轴线穿过，板足够长，质量为M的条形磁铁放在板上螺线管管口的一端．现给条形磁铁一个冲量，使条形磁铁以速率v₀穿过螺线管，条形磁铁穿出螺线管时的速率为v₀，螺线管的质量为M．

(1)试分析、论述相互作用过程中磁铁和螺线管的受力情况与运动情况．

(2)求条形磁铁穿过螺线管的过程中螺线管产生的热量．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)磁铁与螺线管在相互作用的过程中，竖直方向各自的重力与向上的弹力都是相平衡的，水平方向由于螺线管中磁通量发生变化，而产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁铁运动，使磁铁向右减速运动而穿出螺线管，螺线管所受的安培力使其向右做加速运动; 　　(2)以磁铁和螺线管为系统，系统所受合外力为零，所以系统动量守恒，则：Mv0＝M·　　① 　　解得，磁铁穿出螺线管后，螺线管的速度 　　v＝v0 　　系统相互作用的过程中，系统减少的动能转化为电能，再转化为内能，由能的转化和守恒定律有： 　　Q＝Mv02－M(v0)2－·(M)v2　　　　② 　　将v＝v0代入求得Q＝ Mv02