Question

【题目】如图所示，在水平面上有两条长度均为4L、间距为L的平行长直导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。横置于导轨上的长为L的滑杆向右运动，导轨与滑杆单位长度的电阻均为，两者无摩擦且接触良好。轨道两侧分别连接理想电压表和电流表。

(1)在图上用箭头标出各段电路中的电流流向；

(2)若滑杆质量为m，现用大小为F的水平恒力拉着滑杆从轨道最左侧由静止开始运动，当到达轨道中间时电压表示数为U，则此时滑杆的速度多少？此过程中回路产生多少热量？

(3)若将滑杆从导轨最左侧匀速移动到最右侧，经历的时间为t，此过程中两电表读数的乘积反映了什么物理含义？其乘积的最大值为多大？

Answer 1

【答案】(1) ；(2)，；(3)含义是滑杆右侧轨道电阻消耗的电功率，。

【解析】

(1)各段电路中的电流流向如下图：

(2)在中间位置时，轨道有电流流过的部分电阻4R，

电压表读数

此时滑杆的速度

克服安培力做的功等于电路中发的热，由动能定理得

此过程中回路产生的热量

(3)UI乘积含义是滑杆右侧轨道电阻消耗的电功率；设滑杆在任意位置时，轨道有电流流过部分的电阻为，则

当时，输出功率，即轨道电功率最大

最大值为

答：(1)各段电路中的电流流向：

(2)此时滑杆的速度为，此过程中回路产生的热量为；(3) 含义是滑杆右侧轨道电阻消耗的电功率，其乘积的最大值为。