题目内容
【题目】如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ,竖直放置,其间距为d,其电阻不计。金属棒ab垂直导轨放置,棒两端与导轨始终有良好接触,已知棒的质量为m,电阻为R,导轨下端通过导线与电阻相连,阻值也为R,整个装置处在垂直于导轨平面向外的匀强磁场中,磁感应强度为B。现使金属棒ab在竖直向上的恒力F=2mg的作用下沿导轨竖直向上运动,运动了时间t,金属棒ab的速度达到最大。
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(1)求金属棒ab的最大速度;
(2)求该过程中通过金属棒cd的电荷量q和金属棒ab产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
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【解析】(1)对金属棒ab受力分析,根据平衡条件得
由![]()
由![]()
三式联立解得
(2)上升过程中,对金属棒ab根据动量定理得![]()
解得![]()
由![]()
解得![]()
对金属棒ab根据动能定理得![]()
解得
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由
Q
Q=2 Q1
解得:Q1=![]()
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