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双杆、单杆?文字辨雄雌

 新用户65120Joi 2023-04-24 发布于山西
如图所示,间距为L的U形金属导轨,一端接有阻值为R的定值电阻,固定在绝缘水平桌面上。质量均为m的匀质导体棒a和b静止在导轨上,两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,a、b接入电路的阻值分别为R/2、R,与导轨间的动摩擦因数均为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。整个空间存在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场(未画出)。现对a施加沿导轨水平向右的恒力F作用,经过时间t,导体棒a运动了距离d到达导轨的最右端,此时b刚要滑动,同时撤去F,a离开导轨至落地做平抛运动的水平位移为L/2,已知重力加速度为g,不计空气阻力,导轨电阻不计,求:
(1)桌面的高度h;
(2)恒力F的大小;
(3)从a开始运动至离开导轨的过程中,定值电阻R上产生的焦耳热Q。
         
         

冒牌双杆的单杆切割电磁感应问题。看见是两杆,读完题之后发现研究的过程内只有一根杆在切割。实质就是一个单杆切割问题。
         
推理过程,a杆离开轨道后做平抛运动,已知了水平距离,求高度需要知道抛出时的水平速度,这就又回到了电磁感应问题的分析上,a杆受到的恒力F是未知力,所以通过动量定理求a杆平抛运动初速的思路行不通,而是需要求出平抛的初速来求解F。
         
a杆的平抛初速需要另一个关键信息来求,a杆到达最右端,b杆刚开始滑动。
b刚开始滑动的安培力可以通过摩擦力来计算,进一步可知通过b杆的电流,分析清楚电路的结构的话,可以利用电磁感应及电路的知识求出a杆的平抛初速。电路结构分析清楚,a为电源,b和电阻R并联组成外电路。
         
         
恒力F需要对a杆应用动量定理:
         
定值电阻R上的热量,从能量角度来分析。
         
解完之后再重新思考一下,本题是典型的力电综合问题,应该是不同层次的学生都可以上手,平抛规律相对比较简单。求解a杆的平抛初速度需要分析对电路的结构,电源、内外电阻、外电阻的连接方式。这些问题大部分同学可以拿下来,接下来的F,估计运用动量定理时会有一定的障碍,求热量时能量转化和守恒定律的应用估计也会有点问题。
         
力学中三大方法的熟练程度:牛顿定律相对最熟练、动量守恒定律用得比动量定理熟、功能关系最拉胯。本题中再加上两个外电阻并联,电路中的电压、电流等物理量的表示也可能出错。
         
现阶段的解决方法还是刻意训练吧,见得多、炼得多、想得多,一旦想清楚里边的奥妙,也就不会感觉有什么难度了。平时刻意解题破万道,考场轻松分析拿高分。
        
当然,最大的可能是一看题中的图,心就彻底凉了,双杆、U型轨道。这菜,太硬又腻,仅有的一丁点胃酸也被吓回去了,撒丫子跑路。
     
建议干脆最一般的双杆切割,一直强力思考,直到大彻大悟修成正果,再碰到切割的电磁感应问题,就会笑着把分全拿了。    

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