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如图所示,有一足够长的光滑平行金属导轨折成倾斜和水平两部分,倾斜部分导轨平面与水平面的夹角为θ=30°,水平和倾斜部分均处在匀强磁场中,磁感应强度为B=1T,水平部分磁场方向竖直向下,倾斜部分磁场方向垂直斜面向下(图中未画出)两个磁场区域互不叠加。将两根金属棒a、b垂直放置在导轨上,并将b用轻绳通过定滑轮和小物块C连接。已知导轨间的距离均为L=1m,金属棒的电阻均为R=1Ω,质量均为m=0.2kg,小物块C的质量也为m=0.2kg,一切摩擦和其它电阻都不计,运动过程中棒与导轨保持接触良好,且b始终不会碰到滑轮,重力加速度大小为g=10m/s2。求:
(1)锁定a,释放b,求b的最终速度vm的大小;
(2)在a上施加一沿斜面向上的恒力F=3N,同时将a、b由静止释放,求达到稳定状态时a、b速度的大小;
(3)若在(2)中小物块C下落h=2m时恰好达到稳定状态,求此过程中系统产生的焦耳热。(提示:(2)、(3)问结果用分数表示)

【答案】(1)锁定a,释放b,b的最终速度的大小为4m/s;
(2)达到稳定状态时a、b速度的大小分别为
8
3
m/s,
4
3
m/s;
(3)此过程中系统产生的焦耳热为
164
15
J。
【解答】
【点评】
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发布:2024/7/2 8:0:9组卷:54引用:1难度:0.2
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