题目内容

如图所示,竖直平面内有光滑且不计电阻的两道金属导轨,宽都为L= 1m,上方安装有一个阻值R =1Ω的定值电阻。两根质量都为m,电阻都为r,完全相同的金属杆靠在导轨上,金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好,虚线下方的区域内存在匀强磁场,磁感应强度B =1T。将金属杆1固定在磁场的上边缘,金属杆2从磁场边界上方ho=0.2m处由静止释放,进入磁场后恰作匀速运动,求:

(l)金属杆的质量m为多大?

(2)将金属杆1仍然固定在磁场上边缘,金属杆2从磁场边界上方h = 0.15m高处静止释放,经过一段时间后再次匀速,此过程整个回路中产生了0.05J的热量,则此过程流过电阻R的电量为q为多少?

(3)金属杆2仍然从离开磁场边界h=0.15m高处静止释放,在进入磁场的同时静止释放金属杆1,两金属杆运动了一段时间后都开始了匀速运动,试求出金属杆1和金属杆2匀速运动时的速度分别是多少?(两个电动势分别为E1E2不同的电源串联时,电路中总的电动势E= E1+ E2

(1)(8分)匀速时,

磁场外下落过程

(2)(6分)设流过电量q的过程中。金属杆2在磁场中下落H

由动能定理:

由①③④得:q=0.05C

(3)(6分)因为h<h0,所以金属杆1进入磁场后先加速,加速度向下

由于两金属杆流过电流相同,所以FA相同

对金属杆1有 -

对金属杆2有 -

发现表达式相同,所以两金属杆加速度始终相同,两金属杆速度差值也始终相同

设匀速时速度分别为,有

……⑤

又E=

都匀速时,……⑥

联立⑤⑥得

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