如图所示,光滑平行导轨仅其水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,金属杆b静止在导轨的水平部分上,金属杆a沿导轨的弧形部分从离地h处由静止开始下滑,运动中两杆始终与轨道垂

◎ 题目

如图所示,光滑平行导轨仅其水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,金属杆b静止在导轨的水平部分上,金属杆a沿导轨的弧形部分从离地h处由静止开始下滑,运动中两杆始终与轨道垂直并接触良好且它们之间未发生碰撞,已知a杆的质量ma=m0,b杆的质量mb=
4
3
m0,且水平导轨足够长.
(1)a和b的最终速度分别是多大?
(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,则整个过程中a、b上产生的热量分别是多少?

◎ 答案

(1)a棒由斜面下落过程中 magh=
1
2
mav12
解得:v1=

2gh

在水平面上a、b最后以相同的速度匀速运动,根据动量守恒定律得 mav1=(ma+mb)v2
解得:v2=
3
7

2gh

(2)全程由能量守恒得:E=magh-
1
2
(ma+mb)v22=
4
7
m0gh
(3)Ra、Rb串联由 Q=I2Rt 得 Qa=
3
7
E=
12
49
m0ghQb=
4
7
E=
16
49
m0gh
答:
(1)a和b的最终速度分别是

2gh
3
7

2gh

(2)整个过程中回路释放的电能是
4
7
m0gh.
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra:Rb=3:4,其余电阻不计,则整个过程中a、b上产生的热量分别是
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