Question

【题目】如图所示，在两根间距为L的水平金属导轨上，有一个边长为L的正方形金属线圈abcd，线圈的ab、cd边质量均为m，电阻均为R；bc、ad边的质量和电阻均不计。在cd和pq之间存在磁感应强度为B，垂直导轨向上的匀强磁场。在导轨上，另有一根质量为m、电阻为R的金属棒ef，在恒力F的作用下向右运动。线圈abcd和ef金属棒与导轨的摩擦因数均为μ，导轨电阻不计。当ef棒向右运行距离为L时，线圈刚好开始运动，求：

(1)ef棒向右运行距离为L时的速度

(2)ef棒从静止开始，到线圈刚开始运动消耗的时间

(3)ef棒从静止开始，到线圈刚开始运动过程中，cd杆消耗的焦耳热

Answer 1

【答案】（1） ；

（2） ；

（3）

【解析】

（1）设ef棒的速度为v，则电动势

流过cd的电流

线圈刚刚开始运动

联立解得ef棒的速度

（2）从ef开始运动，到线圈开始运动，对ef由动能定理

其中的

联立解得

解得

（3）由能量关系可知

其中cd杆消耗的焦耳热为

可得