如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2,
◎ 题目
如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直.设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r.现有一质量为
(1)回路内感应电流的最大值; (2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量; (3)当杆A2与杆A1的速度比为1:3时,A2受到的安培力大小. |
◎ 答案
设撞击后小球反弹的速度为v1,金属杆A1的速度为v01,根据动量守恒定律,
根据平抛运动的分解,有 s=v1t,H=
由以上2式解得v1=s
②代入①得v01=
回路内感应电动势的最大值为Em=BLv01,电阻为R=2Lr, 所以回路内感应电流的最大值为Im=
(2)因为在安培力的作用下,金属杆A1做减速运动,金属杆A2做加速运动,当两杆速度大小相等时,回路内感应电流为0,根据能量守恒定律,
其中v是两杆速度大小相等时的速度,根据动量守恒定律, mv01=2mv,所以v=
Q= |