题目内容

【题目】如图所示,相距为l的平行光滑导轨ABCDMNPQ两侧倾斜、中间水平,且电阻不计,在导轨的两端分别连有电阻R1R2,左侧倾角为,在ABNM区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,水平部分虚线efgi之间的矩形区域内,有竖直向上垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度也为B0。一质量为m、长度也为l的金属导体棒,从距水平轨道h高处由静止释放,滑到底端时的速度为v0,穿过efig区域磁场后速度变为。已知导轨和金属棒始终接触良好,倾斜部分轨道和水平部分用光滑圆孤相连,导体棒的电阻和R1R2的阻值均为r。求:

(1)导体棒从静止开始下滑到底端BN过程中电阻R1上产生的热量;

(2)虚线efgi之间的距离;

(3)导体棒最终停在什么位置。

【答案】(1)(2)(3)最终停在水平磁场的正中间

【解析】

(1)设此过程整个装置产生的热量为QR1产生的热量为Q1

(2)efgi之间的距离为x,穿过磁场过程中流过导体棒的电荷量为q1,根据动量定理可得

其中

(3)设导体棒在磁场区经过的路程为s,通过导体的电荷量为q2

=

所以导体棒最终停在水平磁场的正中间

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