如图所示,竖直平面内有光滑且不计电阻的两道金属导轨,宽都为L,上方安装有一个阻值R的定值电阻.两根质量都为m,电阻都为r,完全相同的金属杆靠在导轨上,金属杆与导轨等宽
◎ 题目
如图所示,竖直平面内有光滑且不计电阻的两道金属导轨,宽都为L,上方安装有一个阻值R的定值电阻.两根质量都为m,电阻都为r,完全相同的金属杆靠在导轨上,金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好,虚线下方的区域内存在匀强磁场,磁感应强度B. (1)将金属杆1固定在磁场边界下侧.金属杆2从磁场边界上方静止释放,进入磁场后恰作匀速运动,求金属杆2释放处离开磁场边界的距离h0. (2)将金属杆1固定在磁场边界下侧.金属杆2从磁场边界上方h(h<h0)高处静止释放,经过一段时间后再次匀速,此过程流过电阻R的电量为q,则此过程整个回路中产生了多少热量? (3)金属杆2从离开磁场边界h(h<h0)高处静止释放,在进入磁场的同时静止释放金属杆1,两金属杆运动了一段时间后都开始了匀速运动,试求出杆2匀速时的速度是多少?并定性画出两杆在磁场中运动的v-t图象(两个电动势分别为ε1、ε2不同的电源串联时,电路中总的电动势ε=ε1+ε2). |
◎ 答案
(1)匀速时:mg=FA=
磁场外下落过程,根据机械能守恒有:mgh0=
得:h0=
故金属杆2释放处离开磁场边界的距离h0=
(2)设流过电量q的过程中,金属杆1在磁场中下落H过程中有: q=It=
由动能定理得: mg(h+H)-Q总=
由①③④得:Q总= mgh+
故该过程整个回路中产生热量为:Q总= mgh+
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