15.
(2024高三下·佛山模拟)
据报道,2023年11月福建号航母成功完成了舰载电磁弹射实验,电磁弹射是利用运动磁场对闭合线圈的电磁力来驱动物体运动的。如图所示是某个电磁驱动的模拟场景,水平面上等距分布着宽度和间距都为
L = 0.2m的有界匀强磁场,磁场方向竖直向上。通过控制使整个磁场以
v0 = 20m/s的速度水平向右匀速运动。两个放在水平面上的导线框
a、
b , 表面绝缘,它们的质量均为
m = 0.2kg、边长均为
L = 0.2m、电阻均为
R = 1Ω,与水平面间的动摩擦因数分别为
μ1 = 0.2、
μ2 = 0.4。两线框在如图位置静止释放,
b恰能保持静止,
a在安培力驱动下向右运动,然后与
b发生弹性碰撞。已知
a在与
b碰撞前已达到最大速度,忽略
a、
b产生的磁场,以及运动磁场的电磁辐射效应,重力加速度
g取10m/s
2。试求: