如图所示，两根相同的平行金属直轨道竖直放置，上端用导线接一定值电阻，下端固定在水平绝缘底座上．底座*固定一根...

问题详情：

如图所示，两根相同的平行金属直轨道竖直放置，上端用导线接一定值电阻，下端固定在水平绝缘底座上．底座*固定一根*簧，金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上．在MNPQ之间分布着垂直轨道面向里的匀强磁场，现用力压杆使*簧处于压缩状态，撤力后杆被*起，脱离*簧后进入磁场，穿过PQ后继续上升，然后再返回磁场，并能从边界MN穿出，此后不再进入磁场．杆ab与轨道的摩擦力大小恒等于杆重力的倍．已知杆向上运动时，刚穿过PQ时的速度是刚穿过MN时速度的一半，杆从PQ上升的最大高度（未超过轨道上端）是磁场高度的n倍；杆向下运动时，一进入磁场立即做匀速直线运动．除定值电阻外不计其它一切电阻，已知重力加速度为g．求：

（1）杆向上穿过PQ时的速度与返回PQ时的速度大小之比v1：v2；

（2）杆向上、向下两次穿越磁场的过程中产生的电热之比Q1：Q2．

【回答】

考点：导体切割磁感线时的感应电动势．

专题：电磁感应与电路结合．

分析：（1）对杆ab穿出PQ后上升和下降过程，分别运用动能定理列式，可求得v1与v2之比；

（2）对于ab上升和下落的过程，分别运用动能定理列式，可求得克服安培力做功之比，即可得到产生的电热之比Q1：Q2

解答：  解：（1）设杆ab上升的最高点距PQ的距离为h，由动能定理有：

上升阶段：﹣（mg+Ff）h=0﹣mv12…①

下降阶段：mgh﹣Ffh=mv22﹣0…②

Ff=

解得：v1：v2=3：2；

（2）若杆ab上升的最高点距PQ的距离为h，则磁场高度为，由动能定理得：

﹣（mg+Ff）（h+）﹣W1=0﹣mv02

同理，在返回阶段：（mg﹣Ff）（h+）﹣W2=mv22﹣0

联立上式解得：==；

答：（1）杆向上穿过PQ时的速度与返回PQ时的速度大小之比v1：v2=3：2；

（2）杆向上、向下两次穿越磁场的过程中产生的电热之比Q1：Q2=9（3n﹣1）：4

点评：本题的过程比较复杂，是力学与电磁感应的综合，运用动能定理时，要注意明确所研究的物理过程，应用牛顿第二定律与安培力公式即可正确解题

知识点：法拉第电磁感应定律

题型：计算题