题目内容

如图所示,电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置,其上端接一阻值为3 Ω的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.5 m.导体棒a的质量ma=0.2 kg、电阻Ra=3 Ω;导体棒b的质量mb=0.1 kg、电阻Rb=6 Ω,它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,都能匀速穿过磁场区域,且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10 m/s2,不计a、b棒之间的相互作用.导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好.求:

(1)在整个过程中,a、b两棒分别克服安培力所做的功;

(2)导体棒a从图中M处到进入磁场的时间;

(3)M点和N点距L1的高度.

答案:
解析:

  解:(1)Wamagd=1.0 J

  Wbmbgd0.5 J

  (2)b在磁场中匀速运动时:速度为,总电阻R1=7.5 Ω

  b中的电流;①

  由以上各式得:;②

  同理,a棒:;③

  由以上各式得,;④

  ;⑤

  ;⑥

  ;⑦

  ;⑧

  由④⑤⑥⑦⑧得

  Ha;⑨

  Hbm;⑩

  解得导体棒a从图中M处到进入磁场的时间为


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