题目内容
(1)Ll到导轨上端的距离
(2)金属棒向上运动进人磁场的初速度与向下运动进人磁场的速度之比.
(3)金属棒向上刚进人磁场的加速度的大小.
分析:1、设导轨间的距离为L,导轨单位长度的阻值为λ,L1位置到导轨上端的距离为x,磁场的高度为h1,金属棒以v0向上进入磁场,离开磁场后上升的最大高度为h2,向下进入磁场后的速度为v.金属棒在磁场中向下运动时所受的安培力为:F安=BIL=
=
,要使F安不随y的改变而改变,必须有k=
.
2、根据速度和位移的关系公式,列出金属棒离开磁场后的上升阶段的方程(
)2=2a上h2和金属棒进入磁场前的下落阶段的方程v2=2a下h2,两式相比可解出速度之比.
3、分别列出金属棒向上和向下经过L1位置时所受的安培力,相比求出其关系,金属棒向下进入磁场做匀速运动,其安培力F下=mg-f,金属棒向上进入磁场时的加速度大小a=
,化简计算即可.
| B2L2v |
| 2λ(x+y) |
| B02L2v(1+ky) | ||
2λx(1+
|
| 1 |
| x |
2、根据速度和位移的关系公式,列出金属棒离开磁场后的上升阶段的方程(
| v0 |
| 2 |
3、分别列出金属棒向上和向下经过L1位置时所受的安培力,相比求出其关系,金属棒向下进入磁场做匀速运动,其安培力F下=mg-f,金属棒向上进入磁场时的加速度大小a=
| mg+f+3(mg-f) |
| m |
解答:解:设导轨间的距离为L,导轨单位长度的阻值为λ,L1位置到导轨上端的距离为x,
磁场的高度为h1,金属棒以v0向上进入磁场,离开磁场后上升的最大高度为h2,
向下进入磁场后的速度为v.
(1)金属棒在磁场中向下运动时所受的安培力为:
F安=BIL=
=
要使F安不随y的改变而改变,必须有k=
,即x=
.
(2)金属棒离开磁场后的上升阶段有:(
)2=2a上h2
金属棒进入磁场前的下落阶段有:v2=2a下h2
=
=
=
得:
=
(3)金属棒向上和向下经过L1位置时所受安培力之比为:
=
=
=
金属棒向下进入磁场做匀速运动,其安培力F下=mg-f
金属棒向上进入磁场时的加速度大小为:
a=
=
g
答:(1)Ll到导轨上端的距离为x=
;
(2)金属棒向上运动进人磁场的初速度与向下运动进人磁场的速度之比
=
;
(3)金属棒向上刚进人磁场的加速度的大小为
g.
磁场的高度为h1,金属棒以v0向上进入磁场,离开磁场后上升的最大高度为h2,
向下进入磁场后的速度为v.
(1)金属棒在磁场中向下运动时所受的安培力为:
F安=BIL=
| B2L2v |
| 2λ(x+y) |
| B02L2v(1+ky) | ||
2λx(1+
|
要使F安不随y的改变而改变,必须有k=
| 1 |
| x |
| 1 |
| k |
(2)金属棒离开磁场后的上升阶段有:(
| v0 |
| 2 |
金属棒进入磁场前的下落阶段有:v2=2a下h2
(
| ||
| v2 |
| a上 |
| a下 |
| mg+f |
| mg-f |
| 9 |
| 4 |
得:
| v0 |
| v |
| 3 |
| 1 |
(3)金属棒向上和向下经过L1位置时所受安培力之比为:
| F上 |
| F下 |
| ||
|
| v0 |
| v |
| 3 |
| 1 |
金属棒向下进入磁场做匀速运动,其安培力F下=mg-f
金属棒向上进入磁场时的加速度大小为:
a=
| mg+f+3(mg-f) |
| m |
| 42 |
| 13 |
答:(1)Ll到导轨上端的距离为x=
| 1 |
| k |
(2)金属棒向上运动进人磁场的初速度与向下运动进人磁场的速度之比
| v0 |
| v |
| 3 |
| 1 |
(3)金属棒向上刚进人磁场的加速度的大小为
| 42 |
| 13 |
点评:本题的难点是求解金属棒在磁场中向下运动时所受的安培力,根据安培力的定义式F安=BIL,代入数据计算得到表达式,根据表达式讨论要使F安不随y的改变而改变的情形.本题有一定的难度,属于难题.
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