Question

如图所示，在水平面上有两条长度均为4L、间距为L的平行长直轨道，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B．横置于轨道上长为L的滑杆向右运动，轨道与滑杆单位长度的电阻均为，两者无摩擦且接触良好．轨道两侧分别连接理想电压表和电流表．

（1）在图上用箭头标出各段电路中电流的流向．

（2）若滑杆质量为m，现用大小为F的水平恒力拉着滑杆从轨道最左侧由静止开始运动，当到达轨道中间时电压表示数为U，则此过程中回路产生多少热量？

（3）若将滑杆从轨道最左侧匀速移动到最右侧，经历的时间为t，此过程中两电表读数的乘积反映了什么物理含义？其乘积的最大值为多大？

Answer 1

（1）图正确              （2分）

（2）克服安培力做的功等于电路中发的热

由动能定理得

             （2分）

在中间位置时，轨道有电流流过的部分电阻4R

电压表读数       （2分）

得     （1分）

（3）UI乘积含义是滑杆右侧轨道电阻消耗的电功率         （2分）

设滑杆在任意位置时，轨道有电流流过部分的电阻为R_x

         （2分）

当R_x=R时，输出功率，即轨道电功率最大

最大值为  P_m =  =  =               （3分）