问题标题:
【如图所示,宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置,顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP′处与一小段水平轨道用光滑圆弧相连.已知底端PP′离地面的高度为h,倾】
问题描述:

如图所示,宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置,顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP′处与一小段水平轨道用光滑圆弧相连.已知底端PP′离地面的高度为h,倾斜导轨处在垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)中.若断开开关S,将一根质量为m、电阻为r、长为L的金属棒从AA′处静止开始滑下,金属棒落地点离PP′的水平距离为x1;若闭合开关S,将金属棒仍从AA′处静止开始滑下,则金属棒落地点离PP′的水平距离为x2.不计导轨电阻,忽略金属棒经过PP′处的能量损失,重力加速度为g,求:

(1)开关断开时,金属棒离开底端PP′的速度大小;

(2)比较前后两次金属棒与导轨摩擦产生的热量大小;

(3)开关闭合时,金属棒在下滑过程中产生的焦耳热.

崔梦天回答:
  (1)开关断开时,金属棒离开底端PP′的速度大小为v1,在空中运动的时间为t,则: x1=v1t h=12gt2;可得:v1=x1g2h(2)金属棒与导轨摩擦产生的热量等于克服摩擦力做功,前后两次金属棒所受的滑动摩擦力不变,通过...
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