题目内容
【题目】如图1所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4P、N4Q为平行放置的竖直圆孤金属轨道，M4、N4为切点，轨道间距L＝1.0m，整个装置左端接有阻值R＝0.5Ω的定值电阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3为长方形区域I、II，I区域宽度d1＝0.5m，Ⅱ区域宽度d2=0.4m;两区域之间的距离s＝1.0m；I区域内分布着变化规律如图2所示的匀强磁场B1，方向竖直向上；区域Ⅱ内分布着匀强磁场B2＝0.5T，方向竖直向上。两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为
＝0.2，M3N3右侧的直轨道及圆弧轨道均光滑。质量m＝0.1kg，电阻R0=0.5Ω的导体棒CD自t=0开始加上垂直于棒的水平恒力F＝1.0N，从M2N2处由静止开始运动，到达M3N3处撤去恒力F，CD棒穿过匀强磁场区上滑后又恰好返回停在M2N2。若轨道电阻、空气阻力不计，运动过程中导体棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直，求：
(1)CD棒从M2N2处运动到M3N3处所需要的时间
(2)CD棒从开始运动到第一次通过M4N4过程通过R的电量
(3)在整个运动过程中CD棒上产生的焦耳热Q。
【答案】(1) 0.5s (2)0.3C (3) 0.31J
【解析】
(1)导体棒在磁场间运动时：
解得
a=8m/s2
可得
t=0.5s
(2)0—0.5s内
导体棒通过d2过程
则
(3)0~0.5s内产生的感应电动势
导体棒CD产生的热量：
导体棒刚进磁场时：
之后导体棒恰好停在M2N2，整个过程回路产生的焦耳热为Q2总
整个过程中CD棒产生的焦耳热
Q=Q1+Q2=0.31J
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