题目内容
【题目】如图所示,两根平行光滑的金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。导体棒a和b的质量均为m,电阻值分别为
,
。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弯曲轨道上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,重力加速度为g。(提示:可运用动量定理和动量守恒来求解)求:
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(1)a棒开始下落刚到水平面时的速度;
(2)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,a棒上产生的内能;
(3)a、b棒运动最终稳定时,通过a棒的总电荷量。
【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
(1)对a棒在弯曲轨道上的运动过程,应用动能定理得:![]()
解得:![]()
(2)最终稳定时,a、b两棒速度相等
据动量守恒可得:![]()
据能量守恒可得:![]()
联立解得:![]()
a、b两棒阻值之比为1:2,流过两棒的电流相等,则产生的内能之比为1:2
a棒上产生的内能:![]()
(3)对a棒运用动量定理:![]()
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联立解得:![]()
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