Question

如圖，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距l，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間OO₁O₁′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab，垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)左邊界相距d₀�，F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒ab在離開磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）。求：
（1）棒ab在離開磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度；
（2）棒ab通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中整個(gè)回路所消
耗的電能；
（3）試分析討論ab棒在磁場(chǎng)中可能的運(yùn)動(dòng)情況。

Answer 1

解：（1）ab棒離開磁場(chǎng)右邊界前做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為V，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為：……(1分) 電路中電流 　 …………………………………………………………………………(1分)對(duì)ab棒，由平衡條件得：　 F－BIl＝0 ……………………………………………………… (1分)解得 …………………………………………………………………………(3分)(2)由能量守恒定律 ………………………………………………(3分)解得 …………………………………………………………(2分)（3）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為V₀，則1當(dāng)V₀=V，即時(shí)，棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)；……………………………………………（2分）2當(dāng)V₀＜V，即時(shí)，棒做先加速后勻速直線運(yùn)動(dòng)；…………………………………（2分）3當(dāng)V₀＞V，即時(shí)，棒做先減速后勻速直線運(yùn)動(dòng)；…………………………………（2分）