如圖  11－20所示光滑平行金屬軌道abcd，軌道的水平部分bcd處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc部分平行導(dǎo)軌寬度是cd部分的2倍，軌道足夠長(zhǎng)。將質(zhì)量相同的金屬棒P和Q分別置于軌道的ab段和cd段。P棒位于距水平軌道高為h的地方，放開(kāi)P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最終速度。


解析:

【錯(cuò)解】

設(shè)P，Q棒的質(zhì)量為m，長(zhǎng)度分別為2l和l，磁感強(qiáng)度為B，P棒進(jìn)入水平軌道的速度為v0，對(duì)于P棒，運(yùn)用機(jī)械能守恒定律得

當(dāng)P棒進(jìn)入水平軌道后，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流。P棒受到安培力作用而減速，Q棒受到安培力而加速，Q棒運(yùn)動(dòng)后也將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與P棒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向，因此回路中的電流將減小。最終達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路的電流為零，所以

εP=εQ

即2BlvP=BlvQ

2vp=vQ

對(duì)于P，Q棒，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得到

mv0=mvp+mvQ

【錯(cuò)解原因】

錯(cuò)解中對(duì)P，Q的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析是正確的，但在最后求速度時(shí)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律出現(xiàn)錯(cuò)誤。因?yàn)楫?dāng)P，Q在水平軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們所受到的合力并不為零。FP=2Bll FQ=Bll（設(shè)I為回路中的電流），因此P，Q組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。

【分析解答】

設(shè)P棒從進(jìn)入水平軌道開(kāi)始到速度穩(wěn)定所用的時(shí)間為△t，P，Q

對(duì)PQ分別應(yīng)用動(dòng)量定理得

【評(píng)析】

運(yùn)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律之前，要判斷題目所給的過(guò)程是否滿(mǎn)足守恒的條件。動(dòng)量守恒的條件是：系統(tǒng)所受的合外力為零，或者是在某一方向上所受的合外力為零，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量的分量守恒

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖11-1-20所示是三根平行直導(dǎo)線(xiàn)的截面圖,若它們的電流大小都相同,且ab=ac=ad,則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是(　　)

圖11-1-20

A.垂直紙面指向紙里                                B.垂直紙面指向紙外

C.沿紙面由a指向b                                 D.沿紙面由a指向d

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖11-2-20所示,在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120°角.若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a,則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是(　　)

圖11-2-20

A.,正電荷           B.,正電荷            C.,負(fù)電荷            D.,負(fù)電荷

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

某試驗(yàn)小組為了探究通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)線(xiàn)上電流強(qiáng)度I0和距離r間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖11-1-10所示的試驗(yàn)：一根固定通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通以可調(diào)節(jié)的電流強(qiáng)度I0，一根可以自由運(yùn)動(dòng)的短導(dǎo)線(xiàn)與之在同一平面內(nèi)，通以恒定的電流I=2A，長(zhǎng)度L=0.1m，應(yīng)用控制變量法：（1）使兩導(dǎo)線(xiàn)距離r保持不變,調(diào)節(jié)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度I0，測(cè)得相應(yīng)的磁場(chǎng)力F，得到如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

試驗(yàn)次數(shù)

1

2

3

4

5

電流強(qiáng)度I0/A

5.0

10

15

20

25

磁場(chǎng)力F/×10-4N

1.01

2.00

2.98

3.96

5.02

磁感應(yīng)強(qiáng)度B/×10-3T

填充上述表格中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一欄的值，并歸納磁感應(yīng)強(qiáng)度B和產(chǎn)生磁場(chǎng)的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)上的電流I0的關(guān)系是______________．

（2）使長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度I0保持不變，調(diào)節(jié)短導(dǎo)線(xiàn)與之的距離r，測(cè)得相應(yīng)的磁場(chǎng)力F，得到如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

試驗(yàn)次數(shù)

1

2

3

4

5

距離r/m

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

磁場(chǎng)力F/×10-4N

12.0

5.9

4.1

3.0

2.4

磁感應(yīng)強(qiáng)度B/×10-3T

填充上述表格中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一欄的值，并歸納磁感應(yīng)強(qiáng)度B和空間位置與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)間的距離r的關(guān)系是______________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

勁度系數(shù)為20 N/m的彈簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖11-2-8所示，在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（    ）

圖11-2-8

A.振子所受彈力大小為0.5 N，方向指向x軸負(fù)方向

B.振子的速度方向指向x軸正方向

C.在0—4 s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng)

D.在0—4 s內(nèi)振子通過(guò)的路程為0.35 cm，位移為零

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