【高二物理题】如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上……
【高二物理题】如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上……
【关键要过程、步骤】如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l=0.50m．轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合．现有一质量 m=0.20kg、电阻 r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力 F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,轨道的电阻可忽略不计,导体杆ab穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热Q=0.94j,取 g=10m/s2,求：
(1)导体杆离开磁场是的速度大小
(2)导体杆与轨道之间的动摩擦因数
(3)导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能
(4)导体杆穿过磁场的过程中所用的时间
【关键要过程、步骤】如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l=0.50m．轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合．现有一质量 m=0.20kg、电阻 r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力 F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,轨道的电阻可忽略不计,导体杆ab穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热Q=0.94j,取 g=10m/s2,求：
(1)导体杆离开磁场是的速度大小
(2)导体杆与轨道之间的动摩擦因数
(3)导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能
(4)导体杆穿过磁场的过程中所用的时间
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(1)导体杆从NN'到PP过程中中机械能守恒.由已知条件知导体杆在pp的速度为v=√gR0=√5m/s
mvN^2/2=2mgR0+mv^2/2
VN=5m/s
导体杆离开磁场是的速度大小是5m/s
(2)从开始运动到NN'过程中使用动能定理：
WF+WQ+Wf=mvN^2/2-0
2*2-0.94-μmg(2+0.8)=0.2*25/2
3.06-5.6μ=2.5
μ=0.56/5.6=0.1
(3)导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能为克服摩擦力做的功和产生的焦耳热
ΔE=Q+μmg*0.8=0.94+0.16=1.1J
(4)导体杆穿过磁场的过程中使用冲量定理：
（-μmg-F安）t=mvN-MV0
V0为运动2m后的示速度.a=(F-μmg)/m=(2-0.2)/0.2=9m/s^2
V0=√2ax=√2*9*2=6m/s
安培力取平均值.F安1=B^2L^2V0/(r+R)=0.64^2*0.5^2*6/(0.5)=1.24N
F安2=B^2*L^2*VN/(r+R)=0.64^2*0.5^2*5/(0.5)=1.02N
F安=（1.24+1.02）/2=1.13N
把所有数据代入上式得
t=(mvN-mV0)/（-μmg-F安）=0.2/1.33=0.15s
这是一道综合性很强的大题.同时数据计算也比较复杂.但是只要把过程搞清楚,正确使用公式,还是能得全分的.即使个别运算有误,也不会扣很多分.
也请你及时采纳.有问题再另行及时提问.我会随时帮你解困释疑.好好学习回报他人,
mvN^2/2=2mgR0+mv^2/2
VN=5m/s
导体杆离开磁场是的速度大小是5m/s
(2)从开始运动到NN'过程中使用动能定理：
WF+WQ+Wf=mvN^2/2-0
2*2-0.94-μmg(2+0.8)=0.2*25/2
3.06-5.6μ=2.5
μ=0.56/5.6=0.1
(3)导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能为克服摩擦力做的功和产生的焦耳热
ΔE=Q+μmg*0.8=0.94+0.16=1.1J
(4)导体杆穿过磁场的过程中使用冲量定理：
（-μmg-F安）t=mvN-MV0
V0为运动2m后的示速度.a=(F-μmg)/m=(2-0.2)/0.2=9m/s^2
V0=√2ax=√2*9*2=6m/s
安培力取平均值.F安1=B^2L^2V0/(r+R)=0.64^2*0.5^2*6/(0.5)=1.24N
F安2=B^2*L^2*VN/(r+R)=0.64^2*0.5^2*5/(0.5)=1.02N
F安=（1.24+1.02）/2=1.13N
把所有数据代入上式得
t=(mvN-mV0)/（-μmg-F安）=0.2/1.33=0.15s
这是一道综合性很强的大题.同时数据计算也比较复杂.但是只要把过程搞清楚,正确使用公式,还是能得全分的.即使个别运算有误,也不会扣很多分.
也请你及时采纳.有问题再另行及时提问.我会随时帮你解困释疑.好好学习回报他人,
1年前
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