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)

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.

 

【答案】

(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                                             

 

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