题目内容
【题目】如图甲所示,光滑平行金属导轨水平放置,间距为1m,其间有竖直向上的匀强磁场,两相同的导体棒垂直导轨放置,导体棒质量均为0.5kg,电阻均为4
,导体棒与导轨接触良好。锁定CD棒,在AB棒上加一水平向右的拉力,使AB棒从静止开始做匀加速直线运动,拉力随时间的变化规律如图乙所示,运动9m后撤去拉力,导轨足够长且电阻不计,求:
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(1)AB棒匀加速运动的加速度及磁场的磁感应强度大小;
(2)撤去拉力后AB棒运动的最大距离;
(3)若撤去拉力的同时解除对CD棒的锁定,之后CD棒产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3) ![]()
【解析】(1)设磁感应强度为B,t时刻的电动势为E,电路中的电流为I,则
E=BLv
v=at
由闭合电路欧姆定律I=E/2R;
由牛顿第二定律:F=BIL=ma
解得F=ma+
由图可知,t=0时刻F=1N,故ma=1N,a=2m/s2;
图像斜率![]()
解得B=2T
(2)棒运动的最大速度vm,则vm2=2ax
撤去拉力后AB棒减速运动,设经时间t,运动x停止,对AB棒由动量定律:
解得x=6m
(3)对系统由动量守恒:mvm=2mv′
系统产生的焦耳热Q:
CD产生的热量为
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