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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