如图A-9所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,导轨

如图A-9所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B,水平部分导轨上原来放有一金属杆b,已知a杆的质量与b杆的质量为ma∶mb=3∶4,水平导轨足够长,不计摩擦,求:
(1)a和b的最终速度分别是多少?
(2)整个过程中回路释放的电能是多少?
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余电阻不计,整个过程中a、b上产生的焦耳热分别是多少?

答案


(1)金属棒a从斜轨上滑下至进入磁场前,满足机械能守恒定律,则有
magh=mav                                                                                                                       金属棒a进入磁场后做切割磁感线运动产生感应电动势,电路中形成电流,安培力使b加速,使a减速,两棒所受安培力大小相等方向相反,故两棒的总动量守恒
mav1=(ma+mb)v2
解得 v2
(2)由能量守恒,回路释放的电能等于两金属棒所减少的机械能
即 E=magh-(ma+mb)v
解得 E=ma  gh
(3)由焦耳定律Q=I2Rt,由于两金属棒是串联关系,故电流相等.
所以有  Qa/Qb=Ra/Rb
得  QaE=magh,QbE=magh

【试题分析】

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