阅读案例,并回答问题。 案例: 下面是一道作业题及某学生的解答。 习题:半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强

admin2019-08-07  12

问题 阅读案例,并回答问题。
案例:
下面是一道作业题及某学生的解答。
习题:半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下,在内圆导轨的C点和外圆导轨的O点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以速度ω绕O逆时针匀速转动、转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略,重力加速度大小为g。求:

(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;
(2)外力的功率。
解:(1)导体棒AB上的感应电动势的大小为

根据右手定则,感应电流的方向是从B端流向A端,因此电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端。由欧姆定律可得通过R的感应电流的大小是
(2)滑动摩擦力所做的Wf,其中竖直方向上受力平衡f=μN=μmg
在t时间内导体棒在内、外圆轨道上运动的距离为
s=rωt  s=2rωt

问题:
指出作业中的错误并分析错误的原因。

选项

答案这位学生在用公式ε=Blv,求解导体棒产生的感应电动势时,没有认识到导体棒上各点的线速度大小不一致,而用端点处的瞬时速度代入求解,学生对公式ε=Blv,所适用的条件没有掌握。另外,在求摩擦力做功时将摩擦力的大小求解错误,原因是学生没有认真地进行受力分析,物理基础知识掌握不扎实。

解析
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