问题
计算题
两根足够长的平行光滑导轨,相距1m水平放置。匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间B =" 0.4" T。金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上。若两棒以相同的初速度3m/s向相反方向分开,不计导轨电阻,求:
①棒运动达到稳定后的ab棒的速度大小;
②金属棒运动达到稳定的过程中,回路上释放出的焦耳热;
③金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加多少?
答案
(1)ab、cd棒组成的系统动量守恒,最终具有共同速度V,以水平向右为正方向,
则mcdV0 – mabV0 =(mcd + mab)V
\V =" 1" m/s
(2)根据能量转化与守恒定律,产生的焦耳热为:
Q = DEK减 =(mcd+mab)(V02 – V2)/ 2 =" 1.2" J
(3)对cd棒利用动量定理:– BIL·Dt = mcd(V – V0)
\BLq = mcd(V0 – V)
又 q = Df /(R1 + R2)= BLDs /(R1 + R2)
\Ds = mcd(V0 – V)(R1+R2)/ B2L2 =" 1." 5 m