Question

如图所示，导体棒ab质量是100g，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触。导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的B＝0.2T的匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放，当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高。试求：
（1）cd棒获得的速度大小；
（2）此瞬间通过ab棒的电量；
（3）此过程回路产生的焦耳热。

Answer 1

（1）ab棒下落过程中，切割磁感线，产生感应电动势，但没有感应电流，只有落到最低点时，接触导轨，与导轨cd棒组成闭合回路时才有感应电流产生。棒在向下、向上运动的过程中，只有重力做功，即机械能守恒，根据摆动的高度可求在最低点的速度： m/s 3m/s 当ab运动到最低点的瞬间，回路产生感应电流，磁场对ab、cd棒均有安培力作用，又因为系统在水平方向上合外力为零，即动量守恒。设cd棒获得的速度大小为， 0 .5m/s （2）当ab棒与导轨接触的一段时间内，安培力对ab棒有冲量作用，使棒的动量发生变化。 q=1C (3)根据能量的转化与守恒定律，对系统即有 Q＝0.325J。