电磁感应中双杆模型问题答案_第1页
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文档简介

④④⑤联立以上各式解得:,(2)根据系统的总能量守恒可得:三、等间距水平导轨,受水平外力作用(安培力除外)两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。导轨间的距离,两根质量均为的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为。在时刻,两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行,大小为N0.20的恒力作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。经过,金属杆甲的加速度为,求此时两金属杆的速度各为多少?【解析】设任一时刻两金属杆甲、乙之间的距离为,速度分别为和,经过很短时间,杆甲移动距离,杆乙移动距离,回路面积改变由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势:回路中的电流:杆甲的运动方程:由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量变化(时为0)等于外力F的冲量:联立以上各式解得联立以上各式解得代入数据得=m/s8.15=m/s1.85三、绳连的“双杆滑动”问题两金属杆ab和cd长均为l,电阻均为R,质量分别为M和m,M>m,用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平光滑不导电的圆棒两侧,两金属杆处在水平位置,如图4所示,整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感强度为B,若金属杆ab正好匀速向下运动,求运动速度。【解析】设磁场垂直纸面向里,ab杆匀速向下运动时,cd杆匀速向上运动,这时两杆切割磁感线运动产生同方向的感应电动势和电流,两棒都受到与运动方向相反的安培力,如图5所示,速度越大,电流越大,安培力也越大,最后ab和cd达到力的平衡时作匀速直线运动。回路中的感应电动势:122EEEBlv回路中的电流为:2EBlvIRRab受安培力向上,cd受安培力向下,大小都为:22BlvFBIlR设软导线对两杆的拉力为T,由力的平衡条件:对ab有:T+F=Mg对cd有:T=mg+F所以有:222()

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