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磁場中，bc部分平行導軌寬度是cd部分的2倍，軌道足夠長。將質量相同的金屬棒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P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最終速度。


解析:

【錯解】

設P，Q棒的質量為m，長度分別為2l和l，磁感強度為B，P棒進入水平軌道的速度為v0，對于P棒，運用機械能守恒定律得

當P棒進入水平軌道后，切割磁感線產生感應電流。P棒受到安培力作用而減速，Q棒受到安培力而加速，Q棒運動后也將產生感應電動勢，與P棒感應電動勢反向，因此回路中的電流將減小。最終達到勻速運動時，回路的電流為零，所以

εP=εQ

即2BlvP=BlvQ

2vp=vQ

對于P，Q棒，運用動量守恒定律得到

mv0=mvp+mvQ

【錯解原因】

錯解中對P，Q的運動過程分析是正確的，但在最后求速度時運用動量守恒定律出現(xiàn)錯誤。因為當P，Q在水平軌道上運動時，它們所受到的合力并不為零。FP=2Bll FQ=Bll（設I為回路中的電流），因此P，Q組成的系統(tǒng)動量不守恒。

【分析解答】

設P棒從進入水平軌道開始到速度穩(wěn)定所用的時間為△t，P，Q

對PQ分別應用動量定理得

【評析】

運用動量守恒定律和機械能守恒定律之前，要判斷題目所給的過程是否滿足守恒的條件。動量守恒的條件是：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)在該方向上動量的分量守恒

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖11-1-20所示是三根平行直導線的截面圖,若它們的電流大小都相同,且ab=ac=ad,則a點的磁感應強度的方向是(　　)

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、磁感應強度為B的勻強磁場,一個不計重力的帶電粒子從坐標原點O處以速度v進入磁場,粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120°角.若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a,則該粒子的比荷和所帶電荷的正負是(　　)

圖11-2-20

A.,正電荷           B.,正電荷            C.,負電荷            D.,負電荷

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科目：高中物理 來源： 題型：

某試驗小組為了探究通電長直導線產生的磁場的磁感應強度B與導線上電流強度I0和距離r間的關系，設計了如圖11-1-10所示的試驗：一根固定通電長直導線通以可調節(jié)的電流強度I0，一根可以自由運動的短導線與之在同一平面內，通以恒定的電流I=2A，長度L=0.1m，應用控制變量法：（1）使兩導線距離r保持不變,調節(jié)長直導線中的電流強度I0，測得相應的磁場力F，得到如下實驗數(shù)據(jù)：

試驗次數(shù)

1

2

3

4

5

電流強度I0/A

5.0

10

15

20

25

磁場力F/×10-4N

1.01

2.00

2.98

3.96

5.02

磁感應強度B/×10-3T

填充上述表格中的磁感應強度B一欄的值，并歸納磁感應強度B和產生磁場的長直導線上的電流I0的關系是______________．

（2）使長直導線中的電流強度I0保持不變，調節(jié)短導線與之的距離r，測得相應的磁場力F，得到如下實驗數(shù)據(jù)：

試驗次數(shù)

1

2

3

4

5

距離r/m

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

磁場力F/×10-4N

12.0

5.9

4.1

3.0

2.4

磁感應強度B/×10-3T

填充上述表格中的磁感應強度B一欄的值，并歸納磁感應強度B和空間位置與長直導線間的距離r的關系是______________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

勁度系數(shù)為20 N/m的彈簧振子，它的振動圖象如圖11-2-8所示，在圖中A點對應的時刻（    ）

圖11-2-8

A.振子所受彈力大小為0.5 N，方向指向x軸負方向

B.振子的速度方向指向x軸正方向

C.在0—4 s內振子做了1.75次全振動

D.在0—4 s內振子通過的路程為0.35 cm，位移為零

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