题目内容

如图竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间 OO1O1′O′ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计).求:

(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;

(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;

(3)若设ab棒由静止开始释放处为下落起点,画出棒在下落高度d+d0过程中速度随下落高度h变化所对应的各种可能的图线。

(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,

产生的电动势为E = BLv    1分

电路中电流 I =                                                 1分

对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL = 0                                     1分

解得 v =                                                    2分

(2) 由能量守恒定律:mg(d0 + d) = E电 + mv2                              1分

解得                                  2分

                             2分

(3)设棒自由落体d0高度历时为t0,由d0 = gt02,得t0 =

棒在磁场中匀速时速度为v = ,设

1 当t0=t,即d0 = 时,棒进入磁场后做匀速直线运 

2 当t0 < t,即d0 <时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动

3 当t0>t,即d0>时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动

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