综合题18.0分
物理

如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距d=1.0m,导轨平面与水平面夹角,导轨上端跨接一定值电阻R=1.6,导轨电阻不计。整个装置处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=1.0T的匀强磁场中,金属棒ef垂直于MN、PQ静止放置,且与导轨保持良好接触,其长度刚好为d、质量m1=0.10kg、电阻r=0.40,距导轨底端的距离。另一根与金属棒平行放置的绝缘棒gh长度也为d,质量为m2=0.05kg,从轨道最低点以速度v0=10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰(碰撞时间极短),碰后金属棒沿导轨上滑一段距离后再次静止,此过程中流过金属棒的电荷量q=0.1C且测得从碰撞至金属棒静止过程中金属棒上产生的焦耳热Q=0.05J。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为g=10m/s2

16. 求碰后金属棒ef沿导轨上滑的最大距离s2。

17.碰后瞬间绝缘棒gh的速度v3

18.金属棒在导轨上运动的时间Δt

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理;动量守恒定律

解析

碰后:) △Φ=Bds2  联立上式m

考查方向

电磁感应与电路结合

解题思路

根据功能关系求得安培力做的功,联立即可求得金属棒碰后的速度

易错点

电磁感应中的力学问题,综合运用电磁学知识、动能定理、动量定理和牛顿第二定律进行求解。要结合受力分析,需要判断动量守恒定律的守恒条件,涉及变力做功等

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理;动量守恒定律

解析

碰前: 对由动能定理:

m/s

由能量守恒:

解方程组m/s

相碰:由动量守恒

m/s方向沿导轨向下

考查方向

电磁感应与电路结合

解题思路

根据动能定理求出绝缘棒与金属棒碰前的速度,即可根据动量守恒求解碰后瞬间绝缘棒的速度。

易错点

电磁感应中的力学问题,综合运用电磁学知识、动能定理、动量定理和牛顿第二定律进行求解.要结合受力分析,需要判断动量守恒定律的守恒条件,涉及变力做功等

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理;动量守恒定律

解析

由动量定理:

解方程

考查方向

电磁感应与电路结合

解题思路

金属棒在导轨上运动的过程,根据动量定理、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电量公式,联立即可求得时间。

易错点

电磁感应中的力学问题,综合运用电磁学知识、动能定理、动量定理和牛顿第二定律进行求解。要结合受力分析,需要判断动量守恒定律的守恒条件,涉及变力做功等