如圖所示,兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi),兩導軌間的距離為L,導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路,兩根導體棒的質(zhì)量皆為m,電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計.在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度為B.設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行,開始時,棒cd靜止,棒ab有指向棒cd的初速度v
0,若兩導體棒在運動中始終不接觸,求:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/35a85edf8db1cb13794265efde54564e92584b26.jpg)
(1)在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?
(2)當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?span>
時,cd棒的加速度是多少?
(1)從開始到兩棒達到相同速度v的過程中,兩棒的總動量守恒,有 mv
0=2mv,得
v=v0根據(jù)能量守恒定律,整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱
Q=m?(2m)v2=m在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是
m(2)設ab棒的速度變?yōu)?span>
時,cd棒的速度為v',則由動量守恒可知
mv0=mv0+mv′解得
v′=此時回路中的電動勢為
E=BLv0?BLv0=BLv0此時回路中的電流為
I==此時cd棒所受的安培力為
F=BIL=由牛頓第二定律可得,cd棒的加速度
a==cd棒的加速度大小是
,方向是水平向右.