题目内容

如图所示,足够长的两根相距为0.5 m 的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B为0.8 T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04 kg的可动金属棒ab和cd都与导轨接触良好,金属棒ab和cd的电阻分别为1 Ω和0.5 Ω,导轨最下端连接阻值为1 Ω的电阻R,金属棒ab用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64 N.现让cd棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R上产生的热量为0.2 J(g取10 m/s2).求:

(1)此过程中ab棒和cd棒产生的热量Qab和Qcd

(2)细绳被拉断瞬间,cd棒的速度v;

(3)细绳刚要被拉断时,cd棒下落的高度h.

 

【答案】

(1)Qab=QR=0.2 J, Qcd=0.4 J. (2) v=3 m/s(3) 2.45 m

【解析】 (1)Qab=QR=0.2 J,由Q=I2Rt,Icd=2Iab.

所以QcdQab=4××0.2 J=0.4 J. ……4分

(2)绳被拉断时BIabL+mg=T,

E=BLv,2Iab

解上述三式并代入数据得v=3 m/s……6分

(3)由能的转化和守恒定律有

mgh=mv2+Qcd+Qab+QR

代入数据得h=2.45 m……2分

 

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