(1)设开关闭合时,电路的总电阻为R1,电路中的总电流为I1,流过金属a的电流为Ia,则:
R1=
R+r…①1 2
I1=
…②E R1
Ia=
…③I1 2
金属棒a平衡,则mgsinθ=BIaL…④
解得:B=
…⑤mg(R+2r)sinθ EL
(2)由于轨道倾斜部分足够长,金属棒在进入水平轨道前做匀速运动,设断开开关时,电路的总电阻为R2,金属棒a做匀速运动的速度为v2,棒中的电动势E2,电路中的电流为I2,则R2=2R …⑥
E2=BLυ2 …⑦
I2=
…⑧E2 R2
金属棒在倾斜导轨上以v2匀速运动,处于平衡状态,
则mgsinθ=BI2L …⑨
解得:υ2=
…⑩2mgRsinθ
B2L2
在金属棒a进入水平轨道后,设电路中产生的最大焦耳热为Q,根据能量守恒:Q=
m1 2
υ
解得:Q=
2E4R2
mg2sin2θ(R+2r)4
答:(1匀强磁场磁感应强度的大小为
.mg(R+2r)sinθ EL
(2)断开开关,从静止释放金属棒a,在金属棒a进入水平轨道后,电路中产生的最大焦耳热为
.2E4R2
mg2sin2θ(R+2r)4