(2009•湛江二模)如图所示,M、N为两对圆弧塑料导轨,分别粘接在U形金属导轨上层的C、D、E、F点,三导轨平滑连接且
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解题思路:(1)当金属杆1从N轨道第一次滑到U形轨道上层时,机械能守恒,再结合法拉第电磁感应定律和部分电路的欧姆定律即可解题;

(2)导体棒沿着圆弧型光滑轨道上滑过程,只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律和动量守恒定律列式求解出最高点高度;

(3)根据机械能守恒列式求解即可.

(1)当金属杆1从N轨道第一次滑到U形轨道上层时的速度为v0,此时的电流最大为Imax,根据机械能守恒,得:

m1gh1=

m1

v20

2①

根据法拉第电磁感应定律得:E=BLv0

而:Imax=

E

R③

联立①②③公式得:Imax=0.2A

(2)设金属杆2离开下层轨道时的速度是v2此后金属杆1在上层的最大速度是v1两杆组成的系统动量守恒,则:

m1v0=m1v1+m2v2 ④

金属杆2做平抛运动的时间:t=

2H

g ⑤

又:v2=

s

t ⑥

联立④⑤⑥并代入数据得;v1=2m/s

v2=1m/s

此后金属杆1能够上升的最大高度h 2,根据机械能守恒得:

m1gh2=

1

2m1

v21

代入数据解得:h2=0.2m

(3)设产生焦耳热为Q,由能量守恒定律得:m1gh1=

1

2m1

v21+

1

2m2

v22+Q

代入数据得:Q=2.5J

答:(1)流过金属杆的最大电流为0.2A;

(2)当金属杆2离开下层导轨后金属杆1的最大速度及上升的最大高度为0.2m;

(3)此过程中电路产生的焦耳热为2.5J

点评:

本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律;导体切割磁感线时的感应电动势.

考点点评: 本题关键是明确导体棒运动过程中的能量变化情况,然后多次运用动能定理、机械能守恒定律、动量定理列式求解.

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