Question

(1)橡胶棒是否能够全部进入“U”形框架内?
(2)“U”形框架的最终速度；
(3)橡胶棒与“U”形框架相互作用过程中系统增加的电势能．

Answer 1

（1）能全部进入（2）16J

(1)设带电橡胶棒刚好全部进入“U”形框架时，达到与“U”形框架共速v，则由动能定理：……………………………………①
由动量守恒：mv₀=(m+M)v………………………………………………………②
其中E=………………………………………………………………………③
由①②③式联立得：L=0.3125(m)
∴L>l………………………………………………………………………………④
橡胶棒能全部进入“U”形框架.
(2)设相互作用过程中“U”形框架的最终速度为v₂,棒的最终速度为v₁
由(1)知棒能全部穿出“U”形框架
由动能定理：2×………………………………⑤
由动量守恒：mv₀=mv₁+Mv₂ ……………………………………………………⑥
由③⑤⑥式联立得：v₂=2m/s……………………………………………………⑦
(3)系统增加的电势能等于机械能的减小量
△E=(J) ……………………………………………⑧
评分标准：本题共18分，①②③④⑤⑥⑦⑧式各1分