Question

【题目】如图所示，在坐标xoy平面内存在B=2．0T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，其中OCA满足曲线方程，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2，其R1=4．0Ω、R2=12．0Ω．现有一足够长、质量m=0．10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下，以v=3．0m/s的速度向上匀速运动，设棒与两导轨接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，g取10m/s2，求：

（1）金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值；

（2）外力F的最大值；

（3）金属棒MN滑过导轨OC段，整个回路产生的热量．

Answer 1

【答案】（1）1．0A（2）20．0N（3）1．25J

【解析】

（1）金属棒MN沿导轨竖直向上运动，进入磁场中切割磁感线产生感应电动势．当金属棒MN匀速运动到C点时，电路中感应电动势最大，产生的感应电流最大．

金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值．因此接入电路的金属棒的有效长度为

Lm=xm=0.5m

Em=3.0V

且

A

(2)金属棒MN匀速运动中受重力mg、安培力F安、外力F外作用

N

N

（3）金属棒MN在运动过程中，产生的感应电动势

有效值为

金属棒MN滑过导轨OC段的时间为t

m

s

滑过OC段产生的热量J.