题目内容
(2013安徽省黄山市联考)如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距离为L。其电阻不计,两导轨及其构成的平面与水平面成θ角,两根用细线连接的金属杆ab、cd分别垂直导轨放置,平行斜面向上的外力F作用在杆ab上,使两杆静止,已知两金属杆ab
、cd的质量分别为m和2m,两金属杆的电阻都为R,并且和导轨始终保持良好接触,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。某时刻将细线烧断,保持杆ab静坐不动,求:
⑴细线烧断后外力F的最小值和最大值;
⑵设细线烧断后cd杆到达最大速度前杆ab产生的电热为Q,求cd杆到达最大速度前经过的位移s。
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(2)两杆电阻相等,故电热相等。
cd杆到达最大速度前电路产生的总电热为2Q----------------1分
由能量守恒可知:2mgsinθ×s=mv2/2+2
Q -----------------------2分
其中v为cd杆最大速度
研究cd杆,因其匀速运动,F安‘=2mgsinθ
且F安‘=BIL ----------------------1分
E=BLv ------------------1分
I= E/2R -------------------1分
代入得:s=4m2R2gsinθ/B4L4+Q/ mgsinθ-------------------2分
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