如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=1.0m,导轨平面与水平面夹角为,导轨上端跨接一定值电阻R=1.6
,导轨电阻不计.整个装置处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=1.0T的匀强磁场中,金属棒ef垂直于MN、PQ静止放置,且与导轨保持良好接触,其长刚好为d、质量度m=0.10kg、电阻r=0.40
,距导轨底端的距离
。另一根与金属棒平行放置的绝缘棒gh长度也为d,质量为m/2,从轨道最低点以速度
沿轨道上滑并与金属棒发生正碰(碰撞时间极短),碰后金属棒沿导轨上滑
后再次静止。测得从碰撞至金属棒静止过程中电阻R上产生的焦耳热为
。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为
,取
,求:
(1)碰后瞬间两棒的速度
(2)碰后瞬间金属的加速度
(3)金属棒在导轨上运动的时间
(1)方向沿导轨向下
(2)方向沿导轨向下
(3)
(1)碰前:
对由动能定理:
① (1分)
………………………………………………………………② (1分)
碰后:
对由能量守恒:
………③ (2分)
…………………………………………………………④ (1分)
解方程组方向沿导轨向上…………………………………⑤ (1分)
相碰:由动量守恒 ……………………………⑥ (2分)
方向沿导轨向下…………………………………………⑦ (1分)
(2) ………………………………………⑧ (1分)
………………………………………………………⑨ (1分)
……………………………………⑩ (1分)
方向沿导轨向下…………………………………………11(1分)
(3)………………………………………………………12(1分)
…………………………………………13 (1分)
…………………………………14(1分)
由动量定理:…………15(2分)
……………………………………………… 16(1分)
解方程…………………………………… 17(1分)