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如图3所示,水平面内平行放置两根裸铜导轨,导轨间距为L,一根裸铜棒ab垂直导轨放置在导轨上面,铜棒质量m,可无摩擦地在导轨上滑动.两导轨右端与电阻R相连,铜棒和导轨的电阻不计.两根一样的弹簧,左端固定在木板上,右端与铜棒相连,弹簧质量与铜棒相比可以不计.开始时铜棒做简谐运动,OO′为平衡位置,振幅为A,周期是T,最大速度为v0.如加一垂直导轨平面的匀强磁场B后,发现铜棒做阻尼振动.如果同时给铜棒施加一水平力F,则发现铜棒仍然做原简谐运动.问:
(1)铜棒做简谐运动的原因是______________.
(2)关于水平变力F的情况,下列判断正确的是()
A.F的方向总是与弹簧弹力的方向相同
B.F的大小总是与安培力大小相等
C.F的大小不变方向变化
D.F可以为恒力
(3)如果铜棒中的电流按正弦规律变化,那么每次振动中外界供给铜棒的能量是多少?

答案


见解析


【试题分析】
(1)导体棒受到的水平力F与安培力平衡,合力仍是弹簧弹力,所以导体棒仍做简谐运动.
(2)由于安培力是变力,方向和大小都随时间做周期性变化,所以水平力F也是如此.选B.
(3)由于导体棒做简谐运动,其速度随时间是正弦函数关系,所以回路产生感应电动势的最大值Emax=BLv0.
由能量观点可知,每次振动中,即一个周期内,外界供给铜棒的能量等于回路产生的电能,最终转化为热量Q.
则  E=Q=T

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