如图所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°,导轨间距为lm,电阻不计,导轨足够长.两根金属棒ab

2025-05-14 00:39:12
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回答1:

(1)ab棒相当于电源,当其下滑速度最大时加速度为0,因此有:
  mgsinθ=BIL+μmgcosθ,
又I=
BLv
2R

代入得mgsinθ=
B 2 L 2 v
2R
+μmgcosθ     
解得 v=10m/s.
(2)由能量守恒关系得 mgh=
1
2
m v 2
+μmgcosθ
h
cosθ
+Q,
代入数据得  Q=30J.
(3)由对称性可知,当ab下落30m稳定时其速度为v′,a′b′也下落30m,其速度也为v′,ab和a′b′都切割磁感应线产生电动势,总电动势等于两者之和.
对ab棒受力分析,得mgsinθ=BI′L+μmgcosθ,
又I′=
2BLv′
2R
=
BLv′
R

代入解得 v′=5m/s.
对ab棒受力分析,由能量守恒 2mgh=
1
2
2mv 2 +2μmgcosθ
h
sinθ
+Q′,
代入数据得 Q′=75 J.
答:
(1)ab达到的最大速度是10m/s.
(2)ab下落了30m高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q是30J.
(3)如果将ab与 a′b′同时由静止释放,当ab下落了30m高度时,其下滑速度也已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q′为75J.