Question

【题目】如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r＝0.5m的竖直半圆，两导轨间距离d＝0.3m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m1＝0.2kg、m2＝0.1kg，电阻分别为R1＝0.1Ω、R2＝0.2Ω。现让ab棒以v0＝10m/s的初速度开始水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g＝10m/s2，求：

（1）ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0；

（2）cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；

（3）cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W．

Answer 1

【答案】（1） ；（2）；（3）

【解析】（1）ab棒开始向右运动时，设回路电流为I，有

E=Bdv0

BId=m2a0

解得：a0=30m/s2

（2）设cd棒刚进入圆形轨道时的速度为v2，有m1v0=m1v1+m2v2

解得：v1=7.5m/s

（3）

解得：W=4.375J