题目内容
如图所示,电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置,其上端接一阻值为3
的定值电阻
.在水平虚线
、
间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场
、磁场区域的高度为
.导体棒
的质量
,电阻
;导体棒
的质量
,电阻
.它们分别从图中
、
处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当
刚穿出磁场时
正好进入磁场.设重力加速度为g=10 m/s2.(不计
、
之间的作用,整个运动过程中
、
棒始终与金属导轨接触良好)
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求:(1)在整个过程中
、
两棒克服安培力分别做的功;
(2)
进入磁场的速度与
进入磁场的速度之比:
(3)分别求出
点和
点距虚线
的高度.
(1)0.5J(2)
(3)0.75 m
【解析】本题中确定切割磁感线的那一部分导体相当于电源,根据题目中交代的运动情况写出牛顿第二定律的公式进行求解
(1)因a、b在磁场中匀速运动,其安培力等于各自的重力,由功的公式得
J
J
(2)b在磁场中匀速运动时:速度为vb,总电阻R1=7.5 Ω
b中的电流Ib=
①
②
同理,a棒在磁场中匀速运动时:速度为va,总电阻R2=5 Ω:
③
由以上各式得
④
(3)
⑤
⑥
⑦
⑧
由④⑤⑥⑦⑧得
m=1.33 m
m=0.75 m