Question

如图所示，导体棒ab质量100 g，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50 cm的光滑水平导轨良好接触，导轨上还放有质量为200 g的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的B=0.2 T的匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8 m高后无初速释放，当ab第一次摆到最低点时与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45 m高．试求：

(1)cd棒获得的速度大小；

(2)此瞬间通过ab棒的电量；

(3)此过程回路产生的焦耳热有多少．

Answer 1

答案：
解析：

设计意图：本题考查电磁感应现象具体应用——导体棒切割磁感线问题． 解析：(1)ab棒下落过程中，切割磁感线，产生感应电动势，但没有感应电流，只有落到最低点时接触导轨；与导轨cd棒组成闭合回路时才有感应电流产生，根据下落的高度和摆起的高度可求出速度： v1==m/s=4 m/s v1′==m/s=3 m/5s ab棒与导轨接触产生感应电流，磁场对ab、cd棒都有安培力作用，但ab与cd棒组成的系统所受合外力为零，动量守恒，则有： m1v1=m1v1′+m2v2′ 所以v2′==0.5 m/s (2)在ab棒与导轨接触的Δt时间内，安培力对ab棒的冲量为： -BIl·Δt=m1v1′-m1v1 即：-Blq=m1v1′-m1v1 得：q==1 C (3)根据能量守恒定律有： m1gh1=m1gh2+m2v2′2+Q 则Q=m1gh1-m1gh2-m2v2′2 =0.325 J． 易错点：学生没有深刻认识到ab、cd棒中有电流的瞬间所组成的系统动量是守恒的，从而造成错解． 答案：(1)0.5 m/s　(2)1 C　(3)0.325　J