问题 填空题

如图,水平放置的光滑平行的金属导轨的间距为L,导轨电阻不计,匀强磁场的磁感应强度B竖直向上,金属杆ab、cd的质量分别为m1、m2,其电阻分别为R1、R2,今使ab杆以初动能Ek沿导轨向左滑出,cd由静止同时释放,导轨足够长,磁场范围足够大,则cd杆产生的电热最大值是______.

答案

当两棒以相同速度做匀速直线运动时,cd棒产生的电热最大,设ab棒的初速度大小为V,最终匀速运动时共同速度为v.

因为两棒组成的系统合外力为零,动量守恒,则有

  m1V=(m1+m2)v

设回路产生的总电热为Q,cd杆产生的电热为Q1,则根据能量守恒定律得:

 

1
2
m1V2=
1
2
(m1+m2)v2
+Q

又Q1=

R2
R1+R2
Q,Ek=
1
2
m1V2

联立以上各式得:Q1=

m2R2Ek
(m1+m2)(R1+R2)

故答案为:

m2R2Ek
(m1+m2)(R1+R2)

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