Question

【题目】图中装置在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动。电源电动势为E（不计内阻），导体棒ab 初始静止不动，导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直， 且接触良好。已知导体棒的质量为m，磁感应强度为B，导轨间距为L，导体棒及导轨电阻均不计，电阻R已知。闭合电键，导体棒在安培力的作用下开始运动，则：

(1)导体棒的最终速度？

(2)在整个过程中电源释放了多少电能？

(3)在导体棒运动过程中，电路中的电流是否等于，试判断并分析说明原因。

Answer 1

【答案】(1)；(2) ；(3)见解析

【解析】

(1) 闭合电键，导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动，导体棒运动后切割磁感线产生感应电流，使得通过导体棒的电流减小，安培力减小，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大值，之后做匀速运动，此时感应电动势与电源电动势相等。设导体棒的最终速度v，则有

解得

(2)在整个过程中电源释放的电能转化为导体棒的动能，导体棒获得的动能为

所以在整个过程中电源释放的电能为

(3)在导体棒运动过程中，闭合电键瞬间，电路中的电流等于，导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动。之后导体棒运动后切割磁感线产生感应电流，使得通过导体棒的电流减小，当感应电动势与电源电动势相等时，电路中电流为0，因此在导体棒运动过程中，电路中的电流只有在闭合电键瞬间等于，之后逐渐减小到0。