题目内容
如图所示,两根金属轨道之间的距离为L,轨道水平部分有竖直向上的匀强磁场B,一质量为m的金属杆a在离地h的高处从静止开始沿弧形轨道下滑,一根质量为2 m的金属杆b原来静止放置在水平轨道上,水平轨道足够长,设金属杆a、b不会相碰,金属杆a、b的电阻都是R,其它电阻不计,不计任何摩擦,求:
(1)a和b的最终速度是多大?
(2)当a的速度变为进入磁场时的一半时,a的加速度是多大?
答案:
解析:
解析:
解:(1)设金属杆a滑至水平轨道时速率为v1 由机械能守恒,有=mgh(1分) 得:v1=(1分) a进入水平轨道后,发生电磁感应,产生感应电流,使金属杆a、b受到等大反向的安培力,由分析可知,金属杆a、b最终将以相同的速率v2向右运动,把金属杆a、b视为系统,由动量守恒有:mv1=(m+2m)v2(1分) 解得v2=(1分) (2)当金属杆a的速度变为原来的一半,即va=时,设b的速度为vb,由动量守恒,有:(2分) a棒产生的感应电动Ea=vaBL(1分),b棒产生的感应电动势Ea=vbBL(1分), 两电动势方向相反,所以回路总电动势E=Ea=-Eb(1分) 流过a棒的电流I=(1分) a棒所受安培力为F=IBL(1分) a棒的加速度a=(1分) 以上各式联立解得:a=(2分) |
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