Question

【题目】如图所示，在磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，相距为L的两根足够长平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内。一质量为m、电阻为R1的导体棒ab垂直轨道放置且与轨道接触良好，轨道左端M点接一单刀双掷开关S，P点与电动势为E，内阻为r的电源和定值R2相连接，不计轨道的电阻。

(1)求开关S合向1瞬间导体棒的加速度a；

(2)开关S合向1，在导体棒速度等于v时把S合到2，导体棒又向右运动距离x后停下，求S合到2的瞬间导体棒ab两端的电压U及此后通过导体棒的电荷量q1；

(3)若从开关S合向1到导体棒速度等于v的过程中，通过电源的电荷量为q2，求此过程中导体棒ab上产生的焦耳热。

Answer 1

【答案】

【解析】（1）开关S与1闭合瞬间，由闭合电路欧姆定律得：此时通过导体棒的电流
由安培力：F=BIL
由牛顿第二定律有 F=ma
解得 a= ；
（2）导体棒速度等于v时产生的感应电动势 E1=BLv
ab两端的电压 U=
解得：
此后过程中产生的平均感应电动势： ，
通过导体棒的电荷量