题目内容

两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为l.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路上其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0(见图).若两导体棒在运动中始终不接触,求:

(1)在运动中产生的焦耳热量最多是多少?

(2)当棒ab的速度变为初速度的时,棒cd的加速度是多大?

解析:(1)ab棒获得初速度v0后切割磁感线产生感应电动势,回路中产生感应电流,ab棒

在安培力作用下减速,cd棒在安培力作用下加速,至两棒等速时,回路磁通量不再变化,回路中不再有感应电流.由于ab、cd棒组成的系统所受合外力为零,动量守恒.设其共同速度为v,则mv0=2mv,所以v=v0.由能的转化和守恒定律得

Q=mv02-·2mv2=mv02.

(2)vab=v0时,由mv0=m·v0+mvcd得vcd=  v0.所以Eab=Bl·v0=Blv0,Ecd=Blv0,I=.Fcd=BIl=,acd=.

答案:(1)mv02  (2)


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