Question

(09年棗莊市期末)（13分）如圖甲所示，相距為L的光滑足夠長平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌一部分處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中，OO`為磁場邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在距OO`為L處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab。若ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，其速度v―位移x的關(guān)系圖象如圖乙所示，則

   （1）金屬桿ab在穿過磁場的過程中感應(yīng)電流的方向如何？

   （2）在整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的電熱Q₁是多少？

   （3）ab桿在離開磁場前瞬間的加速度為多少？

   

Answer 1

    解析：

    （1）由右手定則可知，桿中電流方向?yàn)橛?I>b到a。

 

       （2）ab桿在位移L到3L的過程中，由動(dòng)能定理得：

 

                                                     ①

 

ab桿在磁場中發(fā)生L位移過程中，恒力F做的功等于ab桿增加的動(dòng)能和回路產(chǎn)生的電能（即電阻R上產(chǎn)生的電熱Q₁），由能量守恒定律得：

 

                                                                          ②

 

       ①②聯(lián)立解得：                                         ③

 

    （3）ab桿在離開磁場前瞬間，水平方向上受安培力F_安和外力F作用，設(shè)加速度為a，則

 

                                                                                     ④

 

                                                                                      ⑤

 

                                                                                 ⑥

 

       ④⑤⑥聯(lián)立解得：                               ⑦