王朝知道
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求这提解答过程

王朝知道·作者佚名  2012-06-23  
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分类: 教育/科学 >> 升学入学 >> 高考
 
问题描述:

20、固定在水平面上的两根光滑平行金属导轨由宽窄两部分连接而成,宽部是窄部的2倍,并处于竖直方向的匀强磁场中。两根质量相同的金属棒ab、cd均垂直导轨放置,并接触良好。现给ab棒一水平向左的初速度,同时使cd不动,ab整个运动过程产生热量为Q。

a

b

c

d

vo

图⒄

1、求初速度V0?

2、若cd不固定,ab以该初速度起动后整个运动过程产生多少热量?

(设导轨很长,cd也不会跑到宽轨上)?

参考答案:

有些部分你没有说清楚。我假设ab在宽部,cd在窄部。再有导轨的电阻应该是忽略不计的。

(1)

那么ab的电阻应该是cd的电阻的两倍。同时通过的电流强度应该是恒定的。

设cd电阻为R。

我们有II2R=Q IIR=Q/2 通过左右手定则不难发现,无论磁场是向上的还是向下的,ab都会受到向右的力,直到停止。所以动能最终全部转化成热能。

所以有1.5Q=MVV/2 解得初始速度为根号下3Q/M (M为ab的质量)

(2)此时,ab依然会受到向右的力BIL,做变减速运动,而cd会持续受到一个向左的力BIL/2,做变加速运动。 直到cd的速度为ab的两倍的时候,两金属棒达到平衡态,都不再受电磁力影响。

设平衡时cd的速度为v,则ab减少的速度为2v。于是有V-2v=v/2 v=V/2.5

那么系统整体动能减少M2.5v2.5v/2-M0.5v0.5v/2-Mvv/2=5Mvv/2

因为MVV/2=1.5Q=6.25Mvv/2 所以5Mvv/2=1.2Q

同样ab放热应该是cd的两倍 所以ab放热为0.8Q

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