(2012?漳州模拟)如图所示,两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距为L,导轨平面与水平面成θ角,

2025-05-09 01:45:19
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回答1:

(1)根据电磁感应定律有:

E
△φ
△t
… ①
根据闭合电路欧姆定律有:
I
E
2R
… ②
q=
I
△t
…③
得:q=
△φ
2R
BLs
2R

解得:s=
2qR
BL
…④
(2)b棒最终匀速,此时有:
BIL=mgsinθ… ⑤
又E=BL(va+vb)…⑥
I=
E
2R
…⑦
对a棒,由牛顿第二定律得:F-BIL-mgsinθ=ma1
即mgsinθ-BIL=ma1 …⑧
对b棒,由牛顿第二定律得:mgsinθ-BIL=ma2 …⑨
由⑧⑨式可得:a1=a2
故a、b棒运动规律相似,速度同时达到最大,且最终va=vb…⑩
由⑤⑥⑦⑩式可得:vb=
mgRsinθ
B2L2

(3)因a、b棒串联,产生的热量相同,设a、b棒在此过程中运动的距离分别为s1和s2,对a、b棒组成的系统,由功能关系得:Fs1?mgsinθ?s1+mgsinθ?s2
1
2
m
v
+
1
2
m
v
+2Q

又 s1+s2=s
解得:Q=
mgqRsinθ
BL
?
m3g2R2sin2θ
2B4L4

答:(1)b棒刚好匀速时,a、b棒间的距离s为
2qR
BL

(2)b棒最终的速度大小vb
mgRsinθ
B2L2

(3)此过程中a棒产生的热量Q为
mgqRsinθ
BL
-
m3g2R2sin2θ
2B4L4