Question

如图所示，两根平行的导轨处于同一水平面内，相距为L．导轨左端用阻值为R的电阻相连，导轨的电阻不计。导轨上跨接一质量为m、电阻为r的金属杆，金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场宽度为S₁．现对杆施加一水平向右的恒定拉力F，使它由静止开始进入磁场区域，当金属杆离开磁场时立即将拉力F撤去，金属杆继续运动了一段距离后停止在导轨上。已知重力加速度为g．

（1）若金属杆在离开磁场前就做匀速直线运动，求匀速运动的速度；
（2）金属杆运动过程，通过电阻R的电量是多少？
（3）若金属杆离开磁场继续运动了S₂后停止在导轨上。金属杆运动过程，电阻R产生的热量是多少？

Answer 1

（1）（2）（3）

解析试题分析：（1） 金属杆做匀速直线运动，有
F="f" +F_安               
f =μmg               
E=BLυ                
I=             
F_安=BIL                
联立以上各式解得 υ=    
（2）通过电阻R的电量q = =             
（3）金属杆运动过程，由动能定理得：
FS₁－f（S₁+S₂）+ W_安=0        
Q=－W_安                                   
通过电阻和金属杆的电流相同，所以电阻产生的热量与电阻成正比，得：
Q_R =Q                   
=      
考点：此题在磁场和重力场中考查平衡问题、电量及热量问题，考查的知识点有动能定理、欧姆定律及法拉弟电磁感应定律等内容。