问题 计算题

如图所示,竖直平面内有光滑且不计电阻的两道金属导轨,宽都为L=1m,上方安装有一个阻值R=1Ω的定值电阻。两根质量都为m,电阻都为r=0.5Ω,完全相同的金属杆靠在导轨上,金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好,虚线下方的区域内存在匀强磁场,磁感应强度B=1T。将金属杆1固定在磁场的上边缘,金属杆2从磁场边界上方h0=0.2m处由静止释放,进入磁场后恰作匀速运动,求:

(1)金属杆的质量m为多大?

(2)将金属杆l仍然固定在磁场上边缘,金属杆2从磁场边界上方h=1.5m高处静止释放,经过一段时间后再次匀速,此过程整个回路中产生了0.05J的热量,则此过程流过电阻R的电量q为多少?

(3)金属杆2仍然从离开磁场边界h=1.5m高处静止释放,在进入磁场的同时静止释放金属杆1,两金属杆运动了一段时间后都开始了匀速运动,试求出金属杆1和金属杆2匀速运动时的速度分别是多少?(两个电动势分别为E1、E2不同的电源串联时,电路中总的电动势E=E1+E2)。

答案

解:(1)匀速时,mg=FA  ①

磁场外下落过程mgh0  ②

得m=0.1kg

(2)设流过电量q的过程中,金属杆2在磁场中下落H

  ③

由动能定理:  ④

由①③④得:q=0.05C

(3)因为h<h0,所以金属杆1进入磁场后先加速,加速度向下

由于两金属杆流过电流相同,所以FA相同

对金属杆1有mg-FA=ma1

对金属杆2有mg-FA=ma2

发现表达式相同,所以两金属杆加速度a1和a2始终相同,两金属杆速度差值也始终相同设匀速时速度分别为v1、v2,有v2-v1-0  ⑤

都匀速时,mg=FA  ⑥

联立⑤⑥得v2,v1=

解答题
单项选择题