题目内容
如图,光滑平行的水平金属导轨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竖直向下、宽为d的匀强磁场,磁感强度为B。一质量为m,电阻为r的导体棒ab,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由静止开始运动,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接触,导轨电阻不计)。求:(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度;
(2)棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消
耗的电能;
(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。
解:(1)ab棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为V,产生的电动势为:
……(1分) 电路中电流
…………………………………………………………………………(1分)对ab棒,由平衡条件得: F-BIl=0 ……………………………………………………… (1分)解得
…………………………………………………………………………(3分)(2)由能量守恒定律
………………………………………………(3分)解得
…………………………………………………………(2分)(3)设棒刚进入磁场时速度为V0,则1当V0=V,即
时,棒做匀速直线运动;……………………………………………(2分)2当V0<V,即
时,棒做先加速后匀速直线运动;…………………………………(2分)3当V0>V,即
时,棒做先减速后匀速直线运动;…………………………………(2分)
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