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功内嵌功

 新用户65120Joi 2023-06-02 发布于山西
如图所示,质量M=1kg的足够长金属导轨abcd放在光滑绝缘的水平面上。质量m=0.5kg的导体棒PQ垂直放置在导轨上,始终与导轨接触良好,且PQ在导轨之间的电阻R=0.4Ω,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.5,棒左侧有两个固定于水平面的立柱(棒不会向左运动)。导轨宽度L=0.5m,导轨电阻忽略不计。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B=1T。用水平向左的恒力F=10N垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始向左运动。(g=10m/s2)
(1)经过足够长时间后,导轨的速度达到稳定值,求该速度大小vm
(2)当导轨向左运动的速度为v=4m/s时,求导轨abcd的加速度大小;
(3)若导轨从静止开始运动到达到v=4m/s这一过程中,回路中产生的焦耳热为Q=3.0J,则此过程中导轨abcd的位移大小(结果保留3位有效数字)。
         
         
        
         
一个牛二定律,解决了一个计算题。

第一、二问,就是一般情况和特殊情况的关系,列出牛二方程,仔细端详,随着导轨切割速度的增大,加速度在逐渐减小,做的是加速度减小的加速运动,极限速度就是加速度为零时。只不过问题是先问特殊情况,后问一般情况。
         
         
第三问乍一看,感觉没招,但从牛二方程仔细看,就有一种别有洞天之感,两边对位移积分,就变成了动能定理形式。右边是这一过程中的动能变化量,左边把括号拆开,式子中没有速度项的是恒定值,直接乘以位移,有速度项的是和安培力有关的,题干中所告的回路中的热量,数值上就等于导轨克服安培力所做的功。一代换,位移就解套了。



这属于什么题呢?典型的仅靠想是无法一下子想明白的,但只要写下来,就一下子看出来了。

涉及电磁感应知识的计算题,难点通常不在电磁感应上,最终又落到了力学的知识点上。单杆、双杆、恒力电容(电感)模式,实质都在考力学。

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