题目内容
(1)b杆受到弹簧的弹力
(2)弹簧具有的弹性势能.
分析:(1)b杆达到最大速度时,弹簧的弹力等于安培力,根据安培力大小公式与闭合电路欧姆定律及法拉第电磁感应定律,推导出安培力表达式FA=
即可求解.
(2)选取系统为研究对象,确定从开始到b杆最大速度作为过程,由动能定理,结合产生焦耳热即为安培力做功的值,来确定弹簧的弹性势能.
| B2L2(v-vm) |
| 2R |
(2)选取系统为研究对象,确定从开始到b杆最大速度作为过程,由动能定理,结合产生焦耳热即为安培力做功的值,来确定弹簧的弹性势能.
解答:解:(1)设某时刻a、b杆速度分别为v和vm,由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E=BL(v-vm)
回路中的电流 I=
B杆受到的安培力Fb=BIL
当b杆的速度达到最大值vm时,b杆的加速度为0,设此时b杆受到的弹簧弹力为T,由牛顿第二定律得 T=Fb
联立以上各式解得 T=
(2)以a、b杆和弹簧为研究对象,设弹簧弹性势能为Ep,由能量转化与守恒定律
ma
=
mav2+
mb
+2Q+Ep
故 Ep=
ma
-
mav2-
mb
-2Q
答:
(1)b杆受到弹簧的弹力是
.
(2)弹簧具有的弹性势能为
ma
-
mav2-
mb
-2Q.
回路中的电流 I=
| E |
| 2R |
B杆受到的安培力Fb=BIL
当b杆的速度达到最大值vm时,b杆的加速度为0,设此时b杆受到的弹簧弹力为T,由牛顿第二定律得 T=Fb
联立以上各式解得 T=
| B2L2(v-vm) |
| 2R |
(2)以a、b杆和弹簧为研究对象,设弹簧弹性势能为Ep,由能量转化与守恒定律
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 m |
故 Ep=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 m |
答:
(1)b杆受到弹簧的弹力是
| B2L2(v-vm) |
| 2R |
(2)弹簧具有的弹性势能为
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 m |
点评:由于两杆同时同向运动,所以切割的速度即为相对速度.同时考查闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、动能定理及安培力大小公式,并注意安培力做功与产生焦耳热的关系,及弹力做功与弹簧的弹性势能的关系.
练习册系列答案
相关题目