- 试题详情及答案解析
- 相距L＝1.5 m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m1＝1 kg的金属棒ab和质量为m2＝0.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图(甲)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同． ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为μ＝0.75，两棒总电阻为1.8 Ω，导轨电阻不计．ab棒在方向竖直向上、大小按图(乙)所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放．(g＝10 m/s2)
(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小；
(2)已知在2 s内外力F做功40 J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；
(3)判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图(丙)中定性画出cd棒所受摩擦力Ffcd随时间变化的图象- 答案：1)
(2)
(3)
- 试题分析：（1）经过时间t，金属棒ab的速率为：
此时，回路中的感应电流为：
，
对金属棒ab，由牛顿第二定律得：
由以上各式整理得：
在图线上取两点：
，
代入上式得：
（2）在2s末金属棒ab的速率为：
所发生的位移为：
由动能定律得：
又
，联立以上方程，解得：
（3）cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大；后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止运动．当cd棒速度达到最大时，有：
，又
，整理解得：
，
对abcd回路，有：
，得：
，
又
代入数据解得：
fcd随时间变化的图象如图所示．
考点：考查了电磁感应切割类问题