(1)a下滑h过程中机械能守恒: mgh=
1
2 m
v 20 …①
a进入磁场后,回路中产生感应电流,a、b都受安培力作用,a作减速运动,b作加速运动,经一段时间,a、b速度达到相同,之后回路的磁通量不发生变化,感应电流为零,安培力为零,二者匀速运动,匀速运动的速度即为a、b的最终速度,设为v,由过程中a、b系统所受合外力为零,
动量守恒得: m v 0 =(m+
3
4 m)v …②
由①②解得最终速度: v=
4
7
2gh
(2)由能量守恒知,回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失,所以有:
E=mgh-
1
2 (m+
3
4 m) v 2 =
3
7 mgh
(3)回路中产生的热量Q a+Q b=E,在回路中产生电能的过程中,虽然电流不恒定,但由于R a、R b串联,通过a、b的电流总是相等的,所以有
Q a
Q b =
3
4 ,
故 Q a =
3
7 E=
9
49 mgh , Q b =
4
7 E=
12
49 mgh .
答:
(1)a和b的最终速度分别是
4
7
2gh .
(2)整个过程中回路释放的电能是
3
7 mgh .
(3)整个过程中,a、b上产生的热量分别是
9
49 mgh 和
12
49 mgh .