如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。如图将两电-高三物理

题目简介

如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。如图将两电-高三物理

题目详情

如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。如图将两电阻阻值相同、质量均为m的相同金属杆甲乙放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲乙相距l。静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨向下的外力F,使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动,加速度大小为gsinθ,乙金属杆刚进入磁场时,发现乙金属杆做匀速运动。
(1)甲乙的电阻R为多少;
(2)以刚释放时t=0,写出从开始释放到乙金属杆离开磁场,外力F随时间t的变化关系;
(3)若从开始释放到乙金属杆离开磁场,乙金属杆中共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功。
题型:计算题难度:偏难来源:模拟题

答案

解:(1)由于甲、乙加速度相同,当乙进入磁场时,甲刚出磁场
乙进入磁场时
受力平衡

(2)甲在磁场中运动时,外力F始终等于安培力,F=FA=IlB
v=gsinθt
,其中
甲出磁场以后,外力F为零
(3)乙进入磁场前做匀加速运动过程中,甲乙发出相同热量,设为Q1
此过程中甲一直在磁场中,外力F始终等于安培力,则有WF=W安=2Q1
乙在磁场中运动产生热量Q2=Q-Q1
利用动能定理mglsinθ-2Q2=0
得:WF=2Q-mglsinθ

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