7.(05年宿迁)两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L,足够长,在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒abcd,它们的质量分别为2mm,电阻阻值均为R(金属导轨及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。

(1)现把金属棒ab锁定在导轨的左端,如图甲,对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F,使金属棒cd向右沿导轨运动,当金属棒cd的运动状态稳定时,金属棒cd的运动速度是多大?

(2)若对金属棒ab解除锁定,如图乙,使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0,当它们的运动状态达到稳定的过程中,流过金属棒ab的电量是多少?整个过程中abcd相对运动的位移是多大?

答案:⑴当cd棒稳定时,恒力F和安培力大小相等,方向相反,以速度v匀速度运动,有:

F=BIL   又     联立得:  

  ⑵ab棒在安培力作用下加速运动,而cd在安培力作用下减速运动,当它们的速度相同,达到稳定状态时,回路中的电流消失,abcd棒开始匀速运动。

设这一过程经历的时间为t,最终abcd的速度为v′,通过ab棒的电量为Q

则对于ab棒由动量守恒:BILt=2mv′  即:BLQ=2 mv

同理,对于cd棒:-BILtmv′-mv0  即: BLQm(v0-v′)得:

设整个过程中abcd的相对位移为S,由法拉第电磁感应定律得: 

流过ab的电量:     得:

 0  444216  444224  444230  444234  444240  444242  444246  444252  444254  444260  444266  444270  444272  444276  444282  444284  444290  444294  444296  444300  444302  444306  444308  444310  444311  444312  444314  444315  444316  444318  444320  444324  444326  444330  444332  444336  444342  444344  444350  444354  444356  444360  444366  444372  444374  444380  444384  444386  444392  444396  444402  444410  447090 

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