问题 计算题

两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好。重力加速度为g。求:

(1)ab杆匀速运动的速度v1

(2)ab杆所受拉力F;

(3)ab杆以v1匀速运动时,cd杆以v2(v2已知)匀速运动,则在cd杆向下运动过程中,整个回路中产生的焦耳热。

答案

解:(1)ab杆向右运动时,ab杆中产生的感应电动势方向为ab,大小为

cd杆中的感应电流方向为d→ccd杆受到的安培力方向水平向右

安培力大小为

cd杆向下匀速运动,有 ②

解①、②两式,ab杆匀速运动的速度为=   ③

(2)ab杆所受拉力Fmg

(3)设cd杆以速度向下运动h过程中,ab杆匀速运动了s距离

, ∴

整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功

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