1.两种状态及处理方法
状态
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特征
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处理方法
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平衡态
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加速度为零
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根据平衡条件列式分析
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非平衡态
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加速度不为零
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根据牛顿第二定律结合运动学公式进行分析
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2.抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流I、切割速度v,“四步法”分析电磁感应中的动力学问题
如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v;
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
[解析] (1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示。
导体棒所受安培力F安=BIl ①
导体棒匀速下滑,所以F安=Mgsin θ ②
联立①②式,解得I= ③
导体棒切割磁感线产生感应电动势E=Blv ④
由闭合电路欧姆定律得I=,且Rx=R,
所以I= ⑤
联立③④⑤式,解得v=。 ⑥
(2)由题意知,其等效电路图如图所示。
由图知,平行金属板两板间的电压等于Rx两端的电压。
设两板间的电压为U,由欧姆定律知
U=IRx ⑦
要使带电的微粒匀速通过,则mg=q⑧
因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I,所以
联立③⑦⑧式,解得Rx=。
[答案] (1) (2)