(2012?怀柔区一模)如图所示,竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨,宽度均为L=0.5m,

2025-05-21 09:08:58
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回答1:

(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动,则有
    v=

2gh0
=4m/s
金属杆2进入磁场后匀速运动,则有 mg=BIL
且 E=BLv,I=
E
2r+R

解得,m=
B2L2v
(2r+R)g
=0.2kg
(2)金属杆2从下落到再次匀速运动的过程中,能量守恒(设金属杆2在磁场内下降h2),则有
   mg(h1+h2)=
1
2
mv2
+Q
解得,h2=
mv2+2Q
2mg
?h1
=1.3m
金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中,
E
=
△Φ
△t
=
BLh2
t2
I
=
E
2r+R
,q=
I
?t2

解得 电量q=
BLh2
2r+R
=0.65C
 (3)金属2杆刚进入磁场时的速度为v′=
2gh1
=2m/s
释放金属杆1后,两杆受力情况相同,且都向下加速运动,合力等于零时速度最大.
  mg=BIL,且I=
E1+E2
2r+R
,E1=BLv1,E2=BLv2
整理得 v1+v2
mg(2r+R)
B2L2

代入数据得  v1+v2=4m/s
因为两个金属杆任何时刻受力情况相同,故任何时刻两者的加速度也相同,在相同时间内速度的增量也都相同,即 v1-0=v2-v′
代入数据得 v2=v1+2
联立解得,v1=1m/s,v2=3m/s
答:(1)金属杆2的质量m为0.2kg.
(2)流过电阻R的电量q为0.65C.
(3)两根金属杆各自的最大速度分别是1m/s和3m/s.