题目内容

(20分)如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R,导轨电阻忽略不计。在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d="0." 5m。导体棒a的质量为m1=0.1kg、电阻为R1=6Ω;导体棒b的质量为m2=0.2kg、电阻为R2=3Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2,a、b电流间的相互作用不计),求:

(1)在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比;
(2)在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;
(3)M、N两点之间的距离。
(1) (2)1.2J (3)

试题分析:(1)由题意知,当b在磁场中运动的过程中,a与电阻R并联,然后与b串联,故a、b中电流,再根据Q=I2Rt,可求产生的热量之比
(2)设整个过程中装置上产生的热量为Q,由,可解得Q=1.2J
(3)设a进入磁场的速度大小为v1,此时电路中的总电阻R总1=7.5Ω
b进入磁场的速度大小为v2,此时电路中的总电阻R总2=5Ω
,可得
又由,解得
M、N两点之间的距离
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