题目内容

如图所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中,OO′为磁场边界,磁感应强度为B,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计在距OO′为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.

   (1)若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动,其速度一位移关系图象如图乙所示,则在经过位移为3L的过程中电阻R上产生的电热Q1是多少?ab杆在离开磁场前瞬间的加速度是多少?

   (2)若ab杆固定在导轨上的初始位置,磁场按B1=Bcosωt规律由B减小到零,在此过程中电阻R上产生的电热为Q2,求ω的大小.

(1)ab杆在位移L到3L的过程中,由动能定理

 

ab杆在磁场中发生L位移过程中,恒力F做的功等于ab杆增加的动能和回路产生的电能       解得    

ab杆在离开磁场前瞬间,水平方向上受安培力F和外力F作用,加速度为a,

        

解得  

(2)当磁场按规律变化时,闭合回路的磁通量Φ的变化规律为

    

该过程中穿过线圈的磁通量,与线圈在磁场中以角速度匀速转动时的变化规律相同,因此回路中产生交流电。

电动势最大值    

磁场减小到零,相当于线圈转过90°,经历四分之一周期,过程中产生的电热

         

解得

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