如图,两根足够长的光滑金属直导轨平行放置,导轨间距为 L,…——2023 高考物理第 14 题答案解析

2023_湖南卷 (2023·物理)

2023 全国 第 14 题 解答题 区分题
2023_湖南卷 (2023·物理)

14.

如图,两根足够长的光滑金属直导轨平行放置,导轨间距为 $L$ ,两导轨及其所构成的平面均与水平面成 $\theta$角,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为 $B$ 。现将质量均为 $m$ 的金属棒$a , b$ 垂直导轨放置,每根金属棒接入导轨之间的电阻均为 $R$ 。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒始终未滑出导轨,导轨电阻忽略不计,重力加速度为 $g$ 。

(1)先保持棒 $b$ 静止,将棒 $a$ 由静止释放,求棒 $a$ 匀速运动时的速度大小 $v_{0}$ ;
(2)在(1)问中,当棒 $a$ 匀速运动时,再将棒 $b$ 由静止释放,求释放瞬间棒 $b$ 的加速度大小 $a_{0}$ ;
(3)在(2)问中,从棒 $b$ 释放瞬间开始计时,经过时间 $t_{0}$ ,两棒恰好达到相同的速度 $v$ ,求速度 $v$ 的大小,以及时间 $t_{0}$ 内棒 $a$ 相对于棒 $b$ 运动的距离 $\Delta \mathrm{x}$ 。

参考答案

(1)$v_{0}=\frac{2 m g R \sin \theta}{B_{2} L_{2}}$ ;②$a=2 g \sin \theta$ ;③$\Delta x=\frac{m v_{0} R}{B^{2} L^{2}}$

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这道题真正考什么?

核心知识
导体棒与导轨模型
核心考法
隔离法受力分析运动过程分析
关键能力
综合计算题
最容易错
能量守恒漏项矢量方向错误
难度
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