分析 (1)ab棒下滑的过程中机械能守恒,可求得刚进入磁场时的速度.棒ab和棒cd离开导轨做平抛运动,根据平抛运动的规律和水平位移之比求解.两棒都在轨道上运动时系统的合外力为零,遵守动量守恒,由动量守恒定律列式,联立即可求解.
(2)ab棒与cd棒在水平导轨上运动,根据能量定恒求解两棒在轨道上运动过程产生的焦耳热.
解答 解:(1)ab棒刚进入水平导轨时,cd棒受到的安培力最大,此时它的加速度最大.
设ab棒进入水平导轨的速度为v1,ab棒从圆弧导轨滑下机械能守恒:
2mgR=$\frac{1}{2}$×2mv12
解得:v1=$\sqrt{2gR}$
离开导轨时,设ab棒的速度为v1′,cd棒的速度为v2′.
由h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$知两棒离开导轨做平抛运动的时间相等,由平抛运动水平位移x=v0t可知
v1′:v2′=x1:x2=1:3
即 v2′=3v1′
根据动量守恒得:
2mv1=2mv1′+mv2′
联立解得 v1′=$\frac{2}{7}\sqrt{2gR}$,v2′=$\frac{6}{7}\sqrt{2gR}$
(2)根据能量守恒,两棒在轨道上运动过程产生的焦耳热为
Q=$\frac{1}{2}×2m{v}_{1}^{2}$-($\frac{1}{2}×2m{v}_{1}^{′2}$+$\frac{1}{2}m{v}_{2}^{′2}$)
联立解得,Q=$\frac{22}{49}$mgR
答:
(1)棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小分别是$\frac{2}{7}\sqrt{2gR}$、$\frac{6}{7}\sqrt{2gR}$.
(2)两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热是$\frac{22}{49}$mgR.
点评 本题是双杆问题,与非弹性碰撞问题类似,根据机械能守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,并结合运动学进行处理.要有分析和处理综合题的能力.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 一直升高 | B. | 一直降低 | C. | 先升高后降低 | D. | 先降低后升高 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | F1、F2可看作G的两个分力 | B. | G是G1与G2的合力 | ||
C. | 若α大于β,则G2必大于G1 | D. | F1与F2的合力必定竖直向上 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 线框在进入磁场和穿出磁场过程中,线框中电流方向均为a→b→c→d→a | |
B. | 在线框进入磁场过程中,线框cd边刚进磁场时线框的加速度向下 | |
C. | 在线框进入磁场过程中,线框中产生的焦耳热为1J | |
D. | 在线框在进入磁场和穿出磁场过程中,通过导线截面的电量相等 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 太阳系中的行星运动圆形轨道都有一个共同圆心,太阳在该圆心上 | |
B. | 行星运动的方向总是沿椭圆轨道的切线方向 | |
C. | 行星运动的方向总是与它和太阳连线垂直 | |
D. | 行星运动过程中速度大小不变 |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com