如图所示,在间距L=0.2m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场,磁感应强度为分布沿y方向不变,沿x方向如下:
导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C=1F的未充电的电容器,恒流源可为电路提供恒定电流I=2A,电流方向如图所示.有一质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0=0.7m处.开关S掷向1,棒ab从静止开始运动,到达x3=-0.2m处时,开关S掷向2.已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直.求:
(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F所做的功)
(1)棒ab运动到x1=0.2m时的速度v1;
(2)棒ab运动到x2=-0.1m时的速度v2;
(3)电容器最终所带的电荷量Q.
(1)2m/s(2)(3)
【解析】
(1)安培力,加速度,
速度;
(2)在区间,
安培力,如图所示
安培力做功;
根据动能定理可得,解得;
(3)根据动量定理可得,
电荷量,
在处的速度,
联立解得;
冲量:
定义
力与力的作用时间的乘积叫力的冲量
定义式
I=Ft
标失性
力是矢量,冲量也是矢量
过程性
冲量是描述力对物体作用的时间积累效应的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大
绝对性
由于力和时间都跟参考系的选择无关,因此冲量也跟参考系的选择无关;另外物体受某个力的冲量只取决于这个力及其作用时间,与物体的运动状态、是否受其他力无关
单位
牛顿·秒,简称牛·秒,符号N·s
备注
(1)冲量表达式,I=Ft只适用于计算恒力的冲量;计算变力的冲量一般用动量定理。
(2)如图所示,在力F随时间t变化的F—t图像中,图线与时间轴之间的“面积”为力的冲量
(3)合外力冲量的计算。
①如果物体受到的各个力作用的时间相同,且都为恒力,可用计算;
②如果在物体运动的整个过程中不同阶段受力不同,则合冲量为各个阶段冲量的矢量和
冲量和功的区别:
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