(2007•江苏模拟)如图所示,水平放置的光滑平行导轨的宽L=0.2m,轨道平面内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=0

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  • 解题思路:(1)在两棒向右运动过程中,根据楞次定律与法拉第电磁感应定律,结合牛顿第二定律与动量定理,即可求解;

    (2)由稳定状态可知,整体以稳定的速度差、相同的加速度一起向右做加速运动,根据牛顿第二定律,从而列式求解.

    (1)ab棒在外力F的作用下向右运动,从而产生感应电动势,使得ab棒受到水平向左的安培力,cd棒受到水平向右的安培力,两棒同时向右运动,均产生感应电动势,其回路的等效电动势

    E=Eab-Ecd=BLvab-BLvcd=BL(vab-vcd)=BL△v

    根据牛顿第二定律有:F-F=ma

    又此时的安培力F=BIL=

    B2L2(vab−vcd)

    2R

    因为是非匀变速运动,故用动量定理有:

    (F-F)t=mvab-0

    Ft=mvcd-0

    得此时ab、cd两棒的速度分别为:vab=8.15m/s

    vcd=1.85m/s.

    (2)该题中的“稳定状态”又与前面两种情况不同,系统的合外力不为零且不变,“平衡状态”应该是它们的加速度相同,此时两棒速度不相同但保持“相对”稳定,所以整体以稳定的速度差、相同的加速度一起向右做加速运动.

    用整体法有:F=2ma′

    对cd棒用隔离法有:

    B2L2(vab−vcd)

    2R=ma′

    从而可得稳定时速度差△v=vab-vcd=10m/s.

    答:(1)此时ab和cd两棒的速度分别为:vab=8.15m/s与vcd=1.85m/s;

    (2)稳定时两棒的速度差是10m/s.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律;安培力.

    考点点评: 考查法拉第电磁感应定律与楞次定律、运用牛顿第二定律与动量定理,理解两棒的相对运动,区别稳定状态与平衡状态的不同.

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