题目内容
如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B的,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量M,垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放,在EF棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把EF棒从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.![]()
求:(1)EF棒下滑过程中的最大速度.
(2)EF棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中转化成电能是多少(金属棒、导轨的电阻均不计)?
(1)
(2)![]()
解析试题分析:(1)如图所示当EF从距BD端s处由静止开始滑至BD的过程中,受力情况如图所示.安培力:
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根据牛顿第二定律:
①
所以,EF由静止开始做加速度减小的变加速运动.当a=0时速度达到最大值
. (
由①式中a=0有:
②
(2)由恒力F推至距BD端s处,棒先减速至零,然后从静止下滑,在滑回BD之前已达最大速度
开始匀速.
设EF棒由BD从静止出发到再返回BD过程中,转化成的内能为ΔE.根据能的转化与守恒定律:
③
④
考点:电磁感应中能量转化与守恒
点评:EF棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中,拉力做的功等于等于系统产生的电能和最终到达BD时金属棒的动能之和,这就是本题功能关系。
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