题目内容
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r
0,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v
1,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v
2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热.

(1)导体棒匀速运动时拉力与安培力平衡,根据平衡条件得:F=BIL,
得:I=
(2)导体棒运动到PQ中点时速度大小为v
1,产生的感应电动势为:E=BLv
1闭合回路中总电阻为:R=2Lr
0感应电流为:I=
导体棒AC所受安培力大小为:F
A=BIL
联立得:F
A=
=
根据牛顿第二定律得:F-
=ma
则得:a=
-
(3)根据能量守恒定律得:Q=F(d+L)-
m答:(1)当导体棒匀速运动时回路中的电流为
;
(2)计算此时导体棒加速度为
-
;
(3)整个过程回路中产生的焦耳热为F(d+L)-
m.
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