问题
问答题
如图所示,两平行的光滑金属导轨相距为L,且位于同一竖直平面内,两导轨间接有电阻R,轻质金属杆ab长为2L,紧贴导轨竖直放置,距b端为L/2处固定有质量为m的球。整个装置处于磁感应强度为B并垂直于导轨平面的匀强磁场中,当ab杆由静止开始紧贴导轨绕b端向右自由倒下至水平位置时,球的速度为v,若导轨足够长,导轨及金属杆电阻不计,试求此过程中:
(1)电阻R消耗的电能;
(2)R中的电流最大值。
答案
(1)电阻R消耗的电能
(2)最大电流为。
(1)在ab棒从竖直放置转动到水平位置的过程中,由能量守恒得
电阻R消耗的电能
(2)当ab刚要脱离EF时,电流最大,最大电流为
其中为刚要脱离EF时ab棒的平均速度。在ab脱离EF至ab达到水平位置的过程中,由机械能守恒得,而,
故最大电流为。