Question

如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角，导轨间接一阻值为3Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计。在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d=0．5m。导体棒a的质量为m₁=0．1kg、电阻为R₁=6Ω；导体棒b的质量为m₂=0．2kg、电阻为R₂=3Ω，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a刚出磁场时b正好进入磁场。（sin53°＝0．8，cos53°＝0．6，g取10m/s²，a、b电流间的相互作用不计），求：

（1）在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比；

（2）在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；

（3）M、N两点之间的距离。

Answer

（1） （2）1．2J （3）

【解析】

试题分析：（1）由题意知，当b在磁场中运动的过程中，a与电阻R并联，然后与b串联，故a、b中电流，再根据Q=I2Rt，可求产生的热量之比

（2）设整个过程中装置上产生的热量为Q，由，可解得Q=1．2J

（3）设a进入磁场的速度大小为v1，此时电路中的总电阻R总1=7．5Ω

b进入磁场的速度大小为v2，此时电路中的总电阻R总2=5Ω

由和，可得

又由，解得，

M、N两点之间的距离

考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律

【名师点睛】考查了电磁感应定律，闭合电路欧姆定律及焦耳热的综合应用；要注意正确分析运动过程，明确受力情况分析，由能量关系进行分析求解。