如图所示,光滑平行的水平金属导轨MNPQ相距,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间矩形区域内有垂直于...
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问题详情:
如图所示,光滑平行的水平金属导轨MNPQ相距,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间矩形区域内有垂直于导轨平面竖直向下、宽为的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为,电阻为的导体棒,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距。现用一大小为F、水平向右的恒力拉棒,使它由静止开始运动,棒在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计)。求:
(1)棒在离开磁场右边界时的速度;
(2)棒通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)试分析讨论棒在磁场中可能的运动情况。
【回答】
(1)棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为,产生的电动势为:电路中电流:,对棒,由平衡条件得:,解得: 。
故棒在离开磁场右边界时的速度。, (2)由能量守恒定律:
解得:
故棒通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能为:。
(3)设棒刚进入磁场时速度为,由:
可以得到:。
棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中的运动可分三种情况讨论:
①若(或),则棒做匀速直线运动;
②若(或),则棒先加速后匀速;
③若(或),则棒先减速后匀速。
知识点:专题八 电磁感应
题型:计算题