Question

【題目】如圖所示，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MNPQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab，垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)左邊界相距S，現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì))。求：

(1)棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度；

(2)棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中整個(gè)回路所消耗的電能。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)由題意知ab棒離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度速度誒為而v，則有：

ab棒受力平衡有：

聯(lián)立解得：

(2)根據(jù)能量守恒可知整個(gè)回路所消耗的電能即為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力所做的功，則由動(dòng)能定理可得：

解得：

所以：

答：(1)棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度；

(2)棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中整個(gè)回路所消耗的電能。