四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、(1)2m/s;(2)7.35J;(3)3.5A
【解析】
(1)F作用过程,对系统,由动量定理得
Ft1=mv1+mv2
代入数据解得
v2=2m/s
(2)最终两导体棒速度相等,对整个过程,由动量定理得
Ft1=2mv
代入数据解得
v=3m/s
对导体棒
I安培=mv2
I安培=BILt=BLq
通过导体棒的电荷量
代入数据解得
xab=55m
由能量守恒定律得
代入数据解得
Q=7.35J
(3)由焦耳定律得
代入数据解得
I有效=3.5A;
14、【解析】
设光线在水中反生全反射的临界角为C,则
也即
C=60°
若光在右侧发生全反射时,作出光路如图1,则由几何光系可知
若光在左侧发生全反射时,作出光路如图2,则由几何光系可知:
【解析】
考查导体切割磁感线运动。
【详解】
(1)因为金属棒刚开始下滑的速度为零,所以不受到安培力作用,由牛顿第二定律得:
代入数据解得a=4m/s2
(2)金属棒下滑速度稳定时,棒受力平衡,根据平衡条件有