1.(2019·山东泰安市第二轮复习质量检测)如图所示,间距为L的足够长光滑平行金属导轨固定在同一水平面内

1.(2019·山东泰安市第二轮复习质量检测)如图所示,间距为L的足够长光滑平行金属导轨固定在同一水平面内,虚线MN右侧区域存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.质量均为m、长度均为L、电阻均为R的导体棒ab,垂直导轨放置且保持与导轨接触良好.开始导体棒b静止于与MN相距为x0处,导体棒a以水平速度v0从MN处进入磁场.不计导轨电阻,忽略因电流变化产生的电磁辐射,运动过程中导体棒ab没有发生碰撞.求:

 

(1)导体棒b中产生的内能;
(2)导体棒ab间的最小距离.
答案 (1)mv (2)x0-
解析 (1)导体棒a进入磁场后,ab及导轨组成的回路磁通量发生变化,产生感应电流.在安培力作用下,a做减速运动、b做加速运动,最终二者速度相等.此过程中系统的动量守恒,以v0的方向为正方向,有
mv0=2mv
根据能量守恒定律
mv·2mv2=Q
导体棒b中产生的内能
Qb
整理得Qbmv02;
(2)设经过时间Δt二者速度相等,此过程中安培力的平均值为F,导体棒ab间的最小距离为x.以b为研究对象,根据动量定理
FΔtmv
FBIL
I
E
ΔΦBL(x0-x)
联立解得xx0-.

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