Question

如图所示，相距为L的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨由两种材料组成。PG右侧部分单位长度电阻为r0，且PQ=QH=GH=L。PG左侧导轨与导体棒电阻均不计。整个导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B。质量为m的导体棒AC在恒力F作用下从静止开始运动，在到达PG之前导体棒AC已经匀速。

（1）求当导体棒匀速运动时回路中的电流；

（2）若导体棒运动到PQ中点时速度大小为v1，试计算此时导体棒加速度；

（3）若导体棒初始位置与PG相距为d，运动到QH位置时速度大小为v2，试计算整个过程回路中产生的焦耳热。

 

Answer 1

（1）（2），方向水平向左 （3）Q＝F（L＋d）－

【解析】

试题分析：(1)导体棒匀速，则：F＝F安 （1分）

根据安培力公式F安＝ILB （1分）

解得：（1分）

(2)导体棒进入PQ右侧后，回路中电阻减小，电流增大，导体棒做减速运动。（1分）

设导体棒的加速度为a，则： F安－F ＝ma（1分）F安＝ILB

根据闭合电路欧姆定律有：I＝（1分）

根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLv1（1分）

解得：（1分），方向水平向左（1分）

(3)对导体棒整个运动过程应用功能关系，有：F（L＋d）＝＋Q（2分）

解得：Q＝F（L＋d）－（1分）

考点：本题考查了电磁感应定律、牛顿第二定律、功能关系、欧姆定律.