题目内容
如图所示,平行的水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P两点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间的矩形区域OO′O1O1内有垂直导轨竖直向下、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,垂直于MN搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一大小为F、水平向右的恒力拉棒ab,使它由静止开始运动,已知棒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,不计导轨的电阻和导体棒与导轨的摩擦。求:?![]()
(1)棒ab进入磁场左边界的速度v1。?
(2)棒ab离开磁场右边界时的速度v2。?
(3)棒ab从开始运动到离开磁场的过程中,电阻R上产生的焦耳热。?
(1)设棒刚进入磁场时速度为v1,由动能定理??
Fd0 =
mv21?
解得:v1=
?
(2)ab棒离开磁场右边界前已经做匀速直线运动,设速度为v2,则有?
感应电动势:E =Blv2?
回路电流:I =
?
ab棒受力平衡:F =F安 =BIl?
解得v2 =![]()
(3)设回路总的焦耳热为Q,由功能关系可得?
F(d0 +d)=Q +
mv22?
又根据串联电路的特点,电阻R上产生的焦耳热QR =
Q?
解得QR =
-![]()
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