问题标题:
如图,两根电阻不计的平行金属直导轨,间距为L=0.4m,导轨平面与水平面的夹角θ=37°,导轨上水平边界ef和gh之间存在宽度为2d且垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T.两根完全
问题描述:
如图,两根电阻不计的平行金属直导轨,间距为L=0.4m,导轨平面与水平面的夹角θ=37°,导轨上水平边界ef和gh之间存在宽度为2d且垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T.两根完全相同的导体棒M、N,质量均为m=1kg,电阻均为R=0.4Ω,垂直于导轨放置在距磁场上边界gf距离为d的同一位置处,且两棒始终与导轨良好接触.已知在边界gh以上部分的导轨与两根导体棒的动摩擦因数μ1=0.35,gh以下的动摩擦因数为μ2=0.85,先固定N棒,释放M棒,M棒由静止开始向下运动,且刚进人磁场时恰好开始做匀速运动;M棒刚进人磁场时,释放N棒.求:(重力加速度为g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)M棒刚出磁场时的速度v1的大小和d的值;
(2)M棒由静止释放到刚出磁场的过程中,两根导体棒与导轨组合的系统生成的热量Q;
(3)M棒从出磁场到停止所需的时间t和这段时间内N棒发生的位移x.
李妍峰回答:
(1)M棒在磁场中运动的平均速度等于N下滑d过程中的末速度的2倍,所以M出磁场时,N进入磁场;M棒刚出磁场时的速度v1的大小与刚进入磁场时的速度大小相等;
M棒在磁场中运动过程中,根据共点力的平衡条件可得:
mgsinθ=BIL+μ1mgcosθ,
其中I=BLv
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