题目内容

如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数都为μ,已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动,达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2的动量大小.
分析:根据电磁感应定律求出感应电动势E=Bl(v0-v),由欧姆定律求得感应电流,稳定运动时,即达到平衡状态,根据平衡知识列出等式.即求出导体杆2的速度v,得到动量p=m2v.
解答:解:设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两杆和导轨构成的回路中的磁通量发生变化,产生感应电动势为:
E=Bl(v0-v)
感应电流为:I=
E
R1+R2

杆2做匀速运动,由平衡条件有:BIl=μm2g
杆2的动量:p=m2v.
联立解得:p=m2[v0-
μm2g
B2l2
(R1+R2)]
答:此时杆2的动量大小是m2[v0-
μm2g
B2l2
(R1+R2)].
点评:本题考查切割产生的感应电动势与电路的结合,在分析中要注意物体运动状态(加速、匀速或平衡)由牛顿第二定律可得出对应的表达式,从而联立求解.
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