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如图所示, 金属导轨是由倾斜和水平两部分圆滑相接而成, 倾斜部分与水平夹角q =37°,导轨电阻不计。abcd矩形区域内有垂直导轨平面的匀强磁场,bc = ad = s = 0.20 m。导轨上端搁有垂直于导轨的两根相同金属杆P1P2,且P1位于abP2的中间位置,两杆电阻均为R,它们与导轨的动摩擦因数m = 0.30, P1杆离水平轨道的高度h = 0.60m, 现使杆P2不动,让P1杆静止起滑下,杆进入磁场时恰能做匀速运动,最后P1杆停在AA¢位置。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

求: (1)P1杆在水平轨道上滑动的距离x

(2)P1杆停止后, 再释放P2杆, 为使P2杆进入磁场时也做匀速运动, 事先要把磁场的磁感应强度大小调为原来的多少倍?

(3)若将磁感应强度B调为原来3倍, 再释放P2, 问

P2杆是否有可能与P1杆不碰撞? 为什么?

 

答案:
(1) (2) 应调到原来的0.84倍(3) P2杆必与P1杆发生碰撞.         [1分]  因为此条件下, P2杆进入磁场后做加速度变小的减速运动, 它离开磁场时的速度必大于P1杆离开磁场时的速度 【解析】(1) 设杆的质量为m, 则杆进入磁场时受到的安培力 F = mgsinq -m mgcosq                      [2分] 对P1杆运动的全过程,根据动能定理:      [5分] 解得:    [2分] (2) 设杆长为l、进入磁场时速度为v, 杆进入磁场能做匀速运动,满足: B I l = mgsinq -m mg cosq 得:     可见B与成反比.   [3分] 设杆下滑加速度为a, 由题意P1、P2杆到ab的距离可记为L、2L,则                 [2分] 可得磁感应强度调后B2与调前B1之比 =0.84  所以应调到原来的0.84倍     [2分] (3) P2杆必与P1杆发生碰撞.         [1分]  因为此条件下, P2杆进入磁场后做加速度变小的减速运动, 它离开磁场时的速度必大于P1杆离开磁场时的速度.   [3分]
推荐试题


在“探究求合力的方法”的实验中,王同学用了两个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧秤来测量拉力。实验之前他先检查了弹簧秤,然后进行实验: 将橡皮条的一端固定在水平放置的木板上,用两个弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录下O点的位置和拉力F1F2的大小及方向;然后用一个弹簧秤拉橡皮条, 仍将结点拉到O点,再记录拉力F的大小及方向; 然后取下白纸作图, 研究合力与分力的关系。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1) 实验前对弹簧秤进行检查,下列哪些检查是必需的?        

A.将弹簧秤放在桌面上,进行调零

B.将弹簧秤竖直放置,进行调零

C.将弹簧秤用力拉,看是否能达到最大量程

D.将两只弹簧秤水平互钩对拉,检查两弹簧秤读数是否相同

(2) 下图是王同学研究合力与分力关系时在白纸下画出的图,根据物理上作图要求和规范, 请指出图中存在的四种错误。

说明: 6ec8aac122bd4f6e                                               

                                                                       

                                                      

                                                                       

                                

                                                                       

                                                      

                                                                       

(3) 在实验之余,王同学又将两弹簧秤竖直互钩对挂,如图右图所示, 发现上面弹簧秤的读数大于下面弹簧秤的读数,倒置后也是如此, 产生这种现象的原因是       

A.弹簧秤外壳的重力            B.弹簧自身的重力 

C.弹簧秤只能水平测力          D.两挂钩之间的作用力不同