(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动,则有
v=
=4m/s
2gh0
金属杆2进入磁场后匀速运动,则有 mg=BIL
且 E=BLv,I=
E 2r+R
解得,m=
=0.2kg
B2L2v (2r+R)g
(2)金属杆2从下落到再次匀速运动的过程中,能量守恒(设金属杆2在磁场内下降h2),则有
mg(h1+h2)=
mv2+Q1 2
解得,h2=
?h1=1.3mmv2+2Q 2mg
金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中,
=E
=△Φ △t
,BLh2
t2
=I
,q=
E 2r+R
?t2I
解得 电量q=
=0.65CBLh2
2r+R
(3)金属2杆刚进入磁场时的速度为v′=
=2m/s
2gh1
释放金属杆1后,两杆受力情况相同,且都向下加速运动,合力等于零时速度最大.
mg=BIL,且I=
,E1=BLv1,E2=BLv2
E1+E2
2r+R
整理得 v1+v2=
mg(2r+R)
B2L2
代入数据得 v1+v2=4m/s
因为两个金属杆任何时刻受力情况相同,故任何时刻两者的加速度也相同,在相同时间内速度的增量也都相同,即 v1-0=v2-v′
代入数据得 v2=v1+2
联立解得,v1=1m/s,v2=3m/s
答:(1)金属杆2的质量m为0.2kg.
(2)流过电阻R的电量q为0.65C.
(3)两根金属杆各自的最大速度分别是1m/s和3m/s.