题目内容

【题目】如图所示,水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m,处在磁感应强度为2T、竖直向下的匀强磁场中,平台离地面的高度为h=3.2m初始时刻,质量为2kg的杆ab与导轨垂直且处于静止,距离导轨边缘为d=2m,质量同为2kg的杆cd与导轨垂直,以初速度v0=15m/s进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上。已知两杆的电阻均为r=1Ω,导轨电阻不计,两杆落地点之间的距离s=4m(整个过程中两杆始终不相碰)

(1)求ab杆从磁场边缘射出时的速度大小

(2)当ab杆射出时求cd杆运动的距离

(3)在两根杆相互作用的过程中,求回路中产生的电能

【答案】(1) v2=10m/s (2) cd 杆运动距离为7m (3) 电路中损耗的焦耳热为100J

【解析】

(1)设ab、cd杆从磁场边缘射出时的速度分别为v1、v2

设ab杆落地点的水平位移为x,cd杆落地点的水平位移为x+s,则有

根据动量守恒

求得:

v2= 10m/s

(2)ab杆运动距离为d,对ab杆应用动量定理

设cd杆运动距离为d+△x

解得

cd 杆运动距离为

d+△x=d+=7m

(3)根据能量守恒,电路中损耗的焦耳热等于系统损失的机械能

Q==100J

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