(14分)如图所示,两足够长的光滑固定金属导轨水平放置,相距为, 一理想电流表A与两导轨相连,匀强磁场方向与导轨平面垂直,且竖直向下。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场左边界处由静止开始在水平恒力作用下向右运动。导体棒进入磁场后,流经理想电流表的电流逐渐减小,最终稳定为。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终与导轨保持垂直,不计导轨的电阻。求:
(1)该磁场磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小;
(3)流经电流表电流的最大值。
(1)
(2)
(3)
(1)电流稳定时,导体棒作匀速运动,有 ( 3分)
磁感应强度的大小 ( 1分)
(2)根据能量守恒定律,有 ( 3分)
棒运动速度的大小 ( 2分)
(或写作:感应电动势 感应电流 安培力
由题意知 解得速度大小,同样给分)
(3)导体棒刚进入磁场时速度最大,设为
根据动能定理 有 ( 2分)
感应电动势 ( 1分)
电流的最大值 ( 1分)
( 1分)