Присоединиться

Физика·Электродинамика (расчетная задача высокого уровня)·11 класс

Какова скорость движения первого стержня относительно второго?

Условие

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой m = 100 г и сопротивлением R = 0,1 Ом. Расстояние между рельсами l = 10 см, а коэффициент трения μ = 0,1. Рельсы со стержнями находятся в вертикальном однородном магнитном поле с B = 1 Тл. Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь. Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 | Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объеме или отсутствуют.И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.И (ИЛИ) Отсутствует пункт V, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 | Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 | Максимальный балл | 3 |

Ответ

2 м/с.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. При движении стержней в магнитном поле происходит изменение магнитного потока, пронизывающего образованный ими контур, вследствие чего возникает ЭДС индукции: \mathcalEi=Bvlsinальфа=Bvl,\mathcalE_i=B v l \sin альфа =B v l, так как sinальфа=1\sin альфа =1 где v=v1v2v = v_1 - v_2 — относительная скорость стержней (скорость изменения площади контура).По закону Ома в контуре возникает ток: I=\mathcalERобщ,I= \frac{\mathcalE}{R_общ} , где два стержня являются последовательно соединенными проводниками, поэтому общее сопротивление Rобщ=2RR_общ=2R Так как стержни движутся равномерно, то по второму закону Ньютона для первого стержня: \vecN+m\vecg+\vecFA+\vecFтр=0\vecN + m \vecg + \vecF_A + \vecF_тр=0 В проекциях на координатные оси:Ox: минусFтр+FA=0минус F_тр + F_A=0 Oy: Nmg=0N - mg=0 Сила трения, действующая на стержень, Fтр=μNF_тр=\mu N Объединяя формулы, находим относительную скорость движения первого стержня: v=2μmgRB2l2=20,10,1100,110,12=2м/сv = \frac{2\mu m g R}{B^{2} l^{2}} = \frac{2 \cdot 0,1 \cdot 0,1 \cdot 10 \cdot 0,1}{1 \cdot 0,1^{2}} =2м/с Ответ: 2 м/с.

Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:

  • Полный разбор с проверкой ответа
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого уровня)»