题目内容

【题目】如图,POQ是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨,导轨关于竖直轴线对称,OP=OQ=L.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律为B=B0-kt(其中k为大于0的常数).一质量为m、长为L、电阻为R、粗细均匀的导体棒锁定于OP、OQ的中点a、b位置.当磁感应强度变为B0后保持不变,同时将导体棒解除锁定,导体棒向下运动,离开导轨时的速度为v.导体棒与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度为g.求导体棒:

(1)解除锁定前回路中电流的大小及方向;

(2)滑到导轨末端时的加速度大小;

(3)运动过程中产生的焦耳热.

【答案】(1) b→a (2)g-

(3)-mv2

【解析】

试题分析: (1)导体棒解除锁定前,闭合回路的面积不变,且=k由法拉第电磁感应定律知

E==S=kL2

由闭合电路欧姆定律知I==

由楞次定律知,感应电流的方向为顺时针方向(或b→a)

(2)导体棒恰好要离开导轨时受力如图所示.

E=B0Lv

I=

F=B0IL得F=

由牛顿第二定律知mg-F=ma

所以a=g-

(3)由能量守恒知mgh=mv2+Q

h=L

解得Q=-mv2

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