题文
如图,为光滑平行异形导轨ABCD与abcd,导轨的水平部分BCD处于竖直向上的匀强磁场中,BC段导轨宽度为CD段轨道宽度2倍,轨道足够长.将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道上的AB和CD段,将P棒据水平轨道高为h的地方由静止释放,使其自由下滑,求:P棒和Q棒的最终速度.
题型:未知 难度:其他题型
答案
设P,Q棒的质量为m,长度分别为2L和L,磁感强度为B,P棒进入水平轨道的速度为v,
对于P棒,金属棒下落h过程应用动能定理:mgh=12mv2,
解得棒刚进入磁场时的速度为:v=
当P棒进入水平轨道后,切割磁感线产生感应电流.P棒受到安培力作用而减速,Q棒受到安培力而加速,Q棒运动后也将产生感应电动势,与P棒感应电动势反向,因此回路中的电流将减小.最终达到匀速运动时,回路的电流为零,
所以:εp=εQ
即:2BLvp=BLvQ
2vp=vQ
因为当P,Q在水平轨道上运动时,它们所受到的合力并不为零.Fp=2BIL,FQ=BIL(设I为回路中的电流),因此P,Q组成的系统动量不守恒.
设P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为△t,
P,Q对PQ分别应用动量定理得:
-Fp△t=-2BIL△t=mvP-mv ①
FQ△t=BIL△t=mvQ-0 ②
2vp=vQ ③
解得:vP=152gh,vQ=252gh
答:P棒和Q棒的最终速度为152gh,252gh
解析
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考点
据考高分专家说,试题“如图,为光滑平行异形导轨ABCD与abc.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。
滑动摩擦力、动摩擦因数
滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
滑动摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力大小的计算方法:





