问题 问答题

如图所示,质量为m的金属棒CD放在水平放置、宽为L的光滑金属框架上,框架中接有一个阻值为R的电阻,金属棒的电阻为r,其余电阻不计,今对金属棒施一水平恒力F,使金属棒由静止开始运动,求:

(1)金属棒哪端电势高?

(2)金属棒的最大速度vm

(3)金属棒达到最大速度vm时立即撤去外力F,这以后电路中释放的热量为多少?

答案

(1)由右手定则得知,CD棒产生的感应电动势方向由C→D,D端相当于电源的正极,电势较高.

(2)金属棒以最大速度运动时产生的感应电动势 E=BLvm

回路中的感应电流 I=

E
R+r

达到最大速度时金属棒所受外力与安培力大小相等,即

F=F=BIL

由以上各式解得金属棒的最大速度 vm=

F(R+r)
B2L2

(3)金属棒停止运动时其动能完全转化为内能,即

  Q=

1
2
m
v2m
=
mF2(R+r)2
2B4L4

答:

(1)金属棒D端电势高.

(2)金属棒的最大速度vm

F(R+r)
B2L2

(3)金属棒达到最大速度vm时立即撤去外力F,这以后电路中释放的热量为

mF2(R+r)2
2B4L4

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