分析 (1)對(duì)于ab棒,金屬棒下落h過程應(yīng)用動(dòng)能定理求解P棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度,再對(duì)ab,cd分別應(yīng)用動(dòng)量定理列方程求解;
(2)根據(jù)能量守恒定律得回路產(chǎn)生的總熱量.
解答 解:(1)設(shè)ab,cd棒的長(zhǎng)度分別為3L和L,磁感強(qiáng)度為B,abP棒進(jìn)入水平軌道的速度為v,
對(duì)于ab棒,金屬棒下落h過程應(yīng)用動(dòng)能定理:$mgh=\frac{1}{2}m{v^2}$,
解得P棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為:$v=\sqrt{2gh}$
當(dāng)P棒進(jìn)入水平軌道后,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.P棒受到安培力作用而減速,Q棒受到安培力而加速,Q棒運(yùn)動(dòng)后也將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),與P棒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向,因此回路中的電流將減。罱K達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路的電流為零,
所以:Ea=Ec
即:3BLva=BLvc
得:3va=vc
因?yàn)楫?dāng)ab,cd在水平軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),它們所受到的合力并不為零.Fa=3BIL,F(xiàn)c=BIL(設(shè)I為回路中的電流),因此ab,cd組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒.
設(shè)ab棒從進(jìn)入水平軌道開始到速度穩(wěn)定所用的時(shí)間為△t,
對(duì)ab,cd分別應(yīng)用動(dòng)量定理得:
-Fa△t=-3BIL△t=mva-mv…①
Fc△t=BIL△t=mvc-0…②
3va=vcθ…③
解得:${v_a}=\frac{1}{10}\sqrt{2gh},{v_c}=\frac{3}{10}\sqrt{2gh}$
(2)根據(jù)能量守恒定律得回路產(chǎn)生的總熱量為:
$Q=mgh-\frac{1}{2}mv_a^2-\frac{1}{2}mv_c^2$
聯(lián)立得:$Q=\frac{9}{10}mgh$.
答:(1)ab棒的最終速度為$\frac{1}{10}\sqrt{2gh}$,cd棒的最終速度為$\frac{3}{10}\sqrt{2gh}$;
(2)全過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{9}{10}mgh$.
點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,可以根據(jù)動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律,或根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 物體受到恒定合外力作用時(shí),一定作勻速直線運(yùn)動(dòng) | |
B. | 所有曲線運(yùn)動(dòng)的物體,所受的合外力一定與瞬時(shí)速度方向不在一條直線上 | |
C. | 物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力方向一定與瞬時(shí)速度方向垂直 | |
D. | 物體受到變化的合外力作用時(shí),它的運(yùn)動(dòng)速度大小一定變化 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 合外力做的功相同 | B. | F1做的功與F2做的功相同 | ||
C. | F1做的功比F2做的功多 | D. | 物體機(jī)械能變化量相同 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 泊松亮斑證實(shí)了光的粒子性 | |
B. | 干涉法檢查被檢測(cè)平面的平整度應(yīng)用了光的雙縫干涉原理 | |
C. | 光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波 | |
D. | 康普頓效應(yīng)表明光子具有動(dòng)量,進(jìn)一步證實(shí)了光的粒子性 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | B、A之間沿水平方向的作用力的大小等于1 N | |
B. | B、A之間沿水平方向的作用力大于C、A之間的 | |
C. | 外力F的大小等于22 N | |
D. | 外力F的大小等于12 N |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 等于98 N | B. | 小于98 N | C. | 大于98 N | D. | 等于0 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 4J | B. | 8J | C. | 16J | D. | 32J |
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