题目内容
【题目】如图所示,足够长的水平轨道左侧部分轨道间距为2L,右侧部分的轨道间距为L,曲线轨道与水平轨道相切于,所有轨道均光滑且电阻不计。在水平轨道内有斜向下与竖直方向成θ=37°的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.1T。质量为M=0.2kg的金属棒B垂直于导轨静止放置在右侧窄轨道上,质量为m=0.1kg的导体棒A自曲线轨道上处由静止释放,两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触,A棒总在宽轨上运动,B棒总在窄轨上运动。已知:两金属棒接入电路的有效电阻均为R=0.2Ω,h=0.2m, L=0.2m,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)金属棒A滑到处时的速度大小;
(2)金属棒B匀速运动的速度大小;
(3)在两棒整个的运动过程中通过金属棒A某截面的电量;
(4)在两棒整个的运动过程中金属棒A、B在水平导轨间扫过的面积之差。
【答案】(1)2m/s(2)0.44 m/s(3)5.56C(4)
【解析】(1)A棒在曲轨道上下滑,由机械能守恒定律得:
得: =2m/s
(2)选取水平向右为正方向对A、B利用动量定理可得:
对B:
对A:
其中FA安=2FB安
由上知:mv0-mvA=2MvB
两棒最后匀速时,电路中无电流:有BLvB=2BLvA得vB=2vA
联立后两式得: =0.44 m/s
(3)在B加速过程中:
得:
(4)据法拉第电磁感应定律有:
其中磁通量变化量:
电路中的电流:
通过截面的电荷量:
得:
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