(2013?丰台区一模)如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处

2024-12-14 07:42:44
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回答1:

(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒ab从A下落

r
2
时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=
3
r

I1=
Blv1
R并1

R并1=
8R×(4R+4R)
8R+4R+4R
=4R

由以上各式可得到:a=g-
3B2r2v1
4mR

(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即mg=BI×2r
 I2=
2Brv3
R并2

公式中:R并2=
12R×4R
12R+3R
=3R

解得:v3=
mgR并2
4B2r2
=
3mgR
4B2r2

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有
v
-
v
=2gh

得:h=
9m2gR2
32B4r4
-
v
2g

此时导体棒重力的功率为
 PG=mgvt=
3m2g2R
4B2r2

根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即
 P=P1+P2=PG
 所以P2=
3
4
P