题目内容

如图所示,足够长的金属直导轨MN和PQ与阻值为R的电阻相连,平行地固定在水平桌面上,导轨间存在一垂直于纸面向里的匀强磁场,导轨的电阻不计。金属直杆ab垂直于导轨MN和PQ放置,其质量为m,电阻为r,金属直杆ab与导轨间的动摩擦因数为。现用水平恒力F向右拉杆ab,使之由图中位置从静止开始水平向右运动,杆ab在运动过程中始终与两条直导轨垂直且保持良好接触。经时间t后,ab杆开始做匀速直线运动,此时理想电压表的示数为U(己知重力加速度为g),求:

(1)ab杆匀速运动时的速度vm;
(2) ab杆在加速过程中,通过R的电量q及ab杆在加速过程中的位移大小x。
(1)
(2) ,

试题分析:(1) 由于ab杆做匀速直线运动,其合力必为零,因此
                  (2分)
由法拉第电磁感应定律可知,杆ab匀速运动时产生的电动势
              (1分)
由闭合电路欧姆定律可知                   (1分)
              (1分)
解得                   (1分)
(2) 在加速过程中任意时刻,由牛顿第二定律可知
               (2分)


                 (2分)

               (2分)
解得:                   (2分)
又因为                (1分)
  
              (2分)
解得                    (1分)
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