题目内容
(1)求棒ab离开磁场的下边界时的速度大小.
(2)求棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小.
(3)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热.
分析:(1)棒ab在离开磁场做匀速直线运动,重力与安培力平衡,由E=BLv、I=
、F=BIL推导出安培力,由平衡条件求出棒ab离开磁场的下边界时的速度大小.
(2)推导安培力的表达式得到速度达到v1时的安培力大小,根据牛顿第二定律求出加速度.
(3)棒ab从静止释放到刚出磁场的过程,根据能量守恒定律求解在通过磁场区的过程中回路产生的焦耳热,由焦耳定律求解棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热.
| E |
| R+r |
(2)推导安培力的表达式得到速度达到v1时的安培力大小,根据牛顿第二定律求出加速度.
(3)棒ab从静止释放到刚出磁场的过程,根据能量守恒定律求解在通过磁场区的过程中回路产生的焦耳热,由焦耳定律求解棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热.
解答:
解:(1)设棒ab离开磁场的边界前做匀速运动的速度为v,产生的感应电动势为:E=BLv …①
电路中的电流I=
…②
对棒ab,由平衡条件得:mg-BIL=0 …③
联立①②③解得:v=
…④
(2)设棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小为a,则:
产生的感应电动势为:E1=BLv1…⑤
电路中的电流I1=
…⑥
则由牛顿第二定律可得:mg-BIL=ma…⑦
联立①②⑤解得:a=g-
…⑧
(3)设整个回路中产生的焦耳热为Q,由能量的转化和守恒定律可得:
mg(d0+d)=Q+
mv2 …⑨
联立④⑤解得:Q=mg(d0+d)-
…⑩
由于通过棒ab和电阻R的电流始终相等,由焦耳定律可得,棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热Qab为:
Qab=
[mg(d0+d)-
]
答:
(1)棒ab离开磁场的下边界时的速度大小是
.
(2)求棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小是g.
(3)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热是Qab=
[mg(d0+d)-
].
电路中的电流I=
| E |
| R+r |
对棒ab,由平衡条件得:mg-BIL=0 …③
联立①②③解得:v=
| mg(R+r) |
| B2L2 |
(2)设棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小为a,则:
产生的感应电动势为:E1=BLv1…⑤
电路中的电流I1=
| E1 |
| R+r |
则由牛顿第二定律可得:mg-BIL=ma…⑦
联立①②⑤解得:a=g-
| B2L2v1 |
| m(R+r) |
(3)设整个回路中产生的焦耳热为Q,由能量的转化和守恒定律可得:
mg(d0+d)=Q+
| 1 |
| 2 |
联立④⑤解得:Q=mg(d0+d)-
| m3g2(R+r)2 |
| 2B4L4 |
由于通过棒ab和电阻R的电流始终相等,由焦耳定律可得,棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热Qab为:
Qab=
| r |
| R+r |
| m3g2(R+r)2 |
| 2B4L4 |
答:
(1)棒ab离开磁场的下边界时的速度大小是
| mg(R+r) |
| B2L2 |
(2)求棒ab进入磁场区域匀速运动前速度达到v1时的加速度大小是g.
(3)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热是Qab=
| r |
| R+r |
| m3g2(R+r)2 |
| 2B4L4 |
点评:本题是电磁感应与力学知识的综合,关键由E=BLv、I=
、F=BIL推导出安培力.
| E |
| R+r |
练习册系列答案
相关题目