题目内容

【题目】如图所示,两根电阻不计且足够长的平行金属导轨倾斜放置,倾角α=37°,导轨间距L=1m,顶端用电阻R=2Ω的定值电阻相连。虚线上方存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T。质量m1=0.1kg、电阻R1=4Ω的导体棒M在磁场中距虚线的距离d=2mM与导轨间的动摩擦因数μ1=0.25,质量m2=0.3kg、电阻R2=2Ω的导体棒N在虚线处,N与导轨间的动摩擦因数μ2=0.8。将导体棒MN同时从导轨上由静止释放,M到达虚线前已经匀速,重力加速度g10m/s2,运动过程中MN与导轨始终接触良好,已知sin37°=0.6cos37°=0.8

1)求MN相碰前,M上产生的焦耳热;

2)求MN相碰前M运动的时间;

3MN相遇发生弹性碰撞,碰后瞬间对M施加一个沿斜面方向的作用力F,使MN同时匀减速到零,求M棒在减速到零的过程中作用力F的大小随时间变化的表达式。

【答案】10.48J;(21.5s;(3F=0.960.08t(t2.5s)

【解析】

1M棒匀速时,有

m1gsin37°=μ1m1gcos37°BIL

E=BLv0

M棒从开始到达虚线位置,有

M棒、N棒、电阻R产生的焦耳热之比为

QMQNQR=8∶1∶1⑥

QM=

①~⑦式解得

QM=0.48J

2)对M棒由动量定理有

(m1gsin37μ1m1gcos37°BL)t=m1v0

q=t=

Φ=BLd

t=1.5s

3)对MN棒碰撞过程,有

m1v0=m1v1m2v2

碰后对N

μ2m2gcos37°m2gsin37=m2a2

v2=a2t0

碰后对M

m1gsin37μ1m1gcos37°BILF=m1a1

v1=a1t0

t0=2.5s

式解得

F=0.960.08t(t≤2.5s)

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网