问题
问答题
如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感强度为B．一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0．现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触且垂直导轨运动，导轨电阻不计）．求：
（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；
（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；
（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况．
答案
（1）ab棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为V，
产生的电动势为：E=BLV电路中电流：I=E R+r
对ab棒，由平衡条件得：F-BIL=0
解得：V=F(R+r) B2L2
故棒ab在离开磁场右边界时的速度 V=
．F(R+r) B2L2
（2）由能量守恒定律：F(d0+d)=W电+
mV21 2
解得：W电=F(d0+d)-mF2(R+r)2 2B4L4
故棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能为：W电=F(d0+d)-
．mF2(R+r)2 2B4L4
（3）设棒刚进入磁场时速度为V0，则
①当V0=V，即F=BIL时，棒做匀速直线运动；
②当V0＜V，即F＞BIL，棒做先加速后匀速直线运动；
③当V0＞V，即F＜BIL时，棒做先减速后匀速直线运．