题目内容
如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直,磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度
。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹力势能为
,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
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(1)初始时刻棒中感应电动势
,棒中感应电流
,作用于棒上的安培力
,联立解得
, (每式1分共5分)
安培力方向:水平向左; (2分)
(2)由功和能的关系,得安培力做功
, (3分)
电阻R上产生的焦耳热
; (3分)
(3)由能量转化平衡条件等,可判断:棒最终静止于初始位置 (3分)
。 (3分)
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