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    精英家教网如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两条固定光滑的平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长，间距为L，其电阻不计，导轨平面与磁场垂直．ab、cd为两根垂直于导轨水平放置的金属棒，其接入回路中的电阻均为R．质量均为 m．与金属导轨平行的水平细线一端固定，另一端与cd棒的中点连接，细线能承受的 最大拉力为T，一开始细线处于伸直状态．ab棒在平行导轨的水平拉力的作用下由静止开始以加速度a向右做匀加速直线运动，两根金属棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨相垂直．
    （1）求经多长时间细线被拉断？
    （2）若在细线被拉断瞬间撤去拉力，试说明在以后的过程中，ab与cd捧的运动情况．
    （3）求细线被拉断后，回路中共产生多少电热？cd棒消耗的电能多大？
    分析：（1）ab棒向右做匀加速运动进，穿过回路abcd的磁通量增大，回路中产生感应电动势和感应电流，cd受到向右的安培力作用，当安培力大小等于细线的最大拉力时，细线被拉断．根据 E=BLv、I=
    E
    2R
    、F=BIL，v=at，推导出安培力F的表达式，根据根据F=T，即可求得t；
    （2）在细线被拉断瞬间撤去拉力F后，cd棒由于受到向右的安培力也向右开始做加速运动，cd切割磁感线产生感应电动势，回路中总的感应电动势将减小，感应电流减小，则ab做加速度逐渐减小的减速运动，cd做加速度逐渐减小的加速运动，最终两者以共同速度v′做匀速直线运动．
    （3）根据系统动量守恒求得两棒匀速运动时的速度，根据能量守恒求解回路总共产生的电热．cd棒消耗的电能等于增加的动能与产生的热量之和．
    解答：解：（1）设绳被拉断时回路中的电流为I，设拉断时棒ab中电动势为E，速度为v，运动时间为t，则
       E=BLv 
      I=
    E
    2R

      v=at 
    cd棒所受的安培力为 F=BIL，
    联立解得，F=
    B2L2at
    2R

    细线即将拉断时，对cd有：T=F
    解得：t=
    2TR
    aB2L2
      
    （2）在细线被拉断瞬间撤去拉力F后，cd棒由于受到向右的安培力也向右开始做加速运动，cd切割磁感线产生感应电动势，回路中总的感应电动势将减小，感应电流减小，ab做加速度逐渐减小的减速运动，cd做加速度逐渐减小的加速运动，最终两者以共同速度v′做匀速直线运动．
    故两杆做加速度逐渐减小的减速运动，cd做加速度逐渐减小的加速运动，最终两者以相同的速度做匀速直线运动．
    （3）设两棒匀速运动时的相同速度为v′，据动量守恒得：
      mv=2mv′
    线断后回路中产生的热能
      QB=
    1
    2
    mv2    -
    1
    2
    ×2mv2
    得：QB=
    mT2R2
    B4L4

    cd棒消耗的电能
      Ecd耗=△Ekcd+Qcd
    而△Ekcd=
    1
    2
    mv2    -0
      Qcd=
    1
    2
    QB
    解得：Ecd耗=
    mT2R2
    B4L4

    答：
    （1）经
    2TR
    aB2L2
    时间细线被拉断．
    （2）若在细线被拉断瞬间撤去拉力，ab做加速度逐渐减小的减速运动，cd做加速度逐渐减小的加速运动，最终两者以共同速度v‘做匀速直线运动．
    （3）细线被拉断后，回路中共产生
    1
    2
    QB    电热，cd棒消耗的电能为
    mT2R2
    B4L4
    ．
    点评：本题双杆模型，当cd棒不动时，只有ab棒切割磁感线产生感应电动势，关键要会推导安培力的表达式．当cd棒也运动时，关键要正确分析两棒的运动情况，根据动量守恒和能量守恒结合求解热量．
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    （1）电键S闭合前、后电压表的示数
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    求：（1）经多长时间细线将被拉断；
    （2）细线被拉断前，F随时间t的变化规律；
    （3）从ab棒开始运动到cd棒刚要开始运动的过程中，流过cd棒的电荷量．

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    （1）F随时间t的变化规律；
    （2）经t0时间，拉棒cd细线将被拉断，则此细线所能承受的最大拉力T为多大；
    （3）当拉棒cd的细线刚被拉断时，将拉力F撤去，则cd棒所能达到的最大速度是多少？

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