问题 问答题

如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向左滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。导体棒与导轨接触点的ab,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角O处,求:

(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。

(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。

(3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q

(4)若在t0时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x

 

答案

(1) 电流方向:  ba

(2)Q

(3) Q

(4) x=v0t0+ d

(1)0到t时间内,导体棒的位移:   xt

          t时刻,导体棒的长度:       lx

导体棒的电动势:         EBl v0

       回路总电阻:           R=(2xx)r

电流强度:             

电流方向:            ba

(2)                FBlI

(3)t时刻导体棒的电功率:    PI 2R

   由于I恒定        R/v0rtt

     因此           

 Q

(4)撤去外力持,设任意时刻t导体的坐标为x,速度为v,取很短时间Δt或很短距离Δx

      
 
 

  在tt+时间内,由动量定理得

                  BIlΔtmΔv

                

扫过的面积ΔS  (x=v0t

x

设滑行距离为d,则 

 

即     d2+2v0t0d-2ΔS=0

解之    d=-v0t0+    (负值已舍去)

得      x=v0t0+ d

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