如图所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B,水平部分导轨上原来放有
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(1)a下滑h过程中机械能守恒: mgh=

1

2 m

v 20 …①

a进入磁场后,回路中产生感应电流,a、b都受安培力作用,a作减速运动,b作加速运动,经一段时间,a、b速度达到相同,之后回路的磁通量不发生变化,感应电流为零,安培力为零,二者匀速运动,匀速运动的速度即为a、b的最终速度,设为v,由过程中a、b系统所受合外力为零,

动量守恒得: m v 0 =(m+

3

4 m)v …②

由①②解得最终速度: v=

4

7

2gh

(2)由能量守恒知,回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失,所以有:

E=mgh-

1

2 (m+

3

4 m) v 2 =

3

7 mgh

(3)回路中产生的热量Q a+Q b=E,在回路中产生电能的过程中,虽然电流不恒定,但由于R a、R b串联,通过a、b的电流总是相等的,所以有

Q a

Q b =

3

4 ,

故 Q a =

3

7 E=

9

49 mgh , Q b =

4

7 E=

12

49 mgh .

答:

(1)a和b的最终速度分别是

4

7

2gh .

(2)整个过程中回路释放的电能是

3

7 mgh .

(3)整个过程中,a、b上产生的热量分别是

9

49 mgh 和

12

49 mgh .

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