题目内容

如图甲所示,两个足够长且电阻不计的光滑金属轨道,间距L=1 m,在左端斜轨道部分高h=1.25 m处放置一金属杆a,斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属杆b,杆a、b的电阻分别为Ra=2 Ω、Rb=4 Ω.在平面轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2 T,现杆b以初速度v0=5 m/s开始向左滑动,同时由静止释放杆a.从a下滑到水平轨道时开始计时,a、b杆运动的速度-时间图象如图乙所示.其中ma=2 kg,mb=1 kg,g=10 m/s2,以a的运动方向为正.求:

(1)当杆a在水平轨道上的速度为3 m/s时,杆b的加速度为多少?

(2)在整个运动过程中杆b上产生的焦耳热.

(3)杆a在斜轨道上运动的时间内杆b向左移动的距离.

答案:
解析:

  解析:(1)设a刚进入水平轨道时的速度为Va,此时b杆速度为Vb,由图乙知Vb=4 m/s

  由机械能守恒定律:得

     (1分)

  进入水平轨道,系统动量守恒

   =0  (2分)

    (1分)

  对:

  ×方向向右  (2分)

  (2)在水平轨道上运动的过程中先减速,当、杆运动速度相同时,一道匀速,、系统动量守恒,则

    (2分)

  解得  (2分)

  由能量守恒,整个回路产生焦耳热

    (3分)

  而杆  (3分)

  (3)对b应用动量定理:  (2分)

    (2分)

  得:x=1.5 m  (2分)


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