Question

如圖甲所示，在水平面上固定有長為L=2m、寬為d=1m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l =0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v₀=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響（取）。

（1）通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；

（2）計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；

（3）計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。

 

 

 

 

 

Answer 1

答案：（1）導(dǎo)體棒在前做勻減速運(yùn)動(dòng)，在后以后一直保持靜止。

（2），電流方向是順時(shí)針方向。

（3）

解析：（1）導(dǎo)體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有

        

代入數(shù)據(jù)解得：，，導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場區(qū)域。

導(dǎo)體棒在末已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，離左端位置仍為

（2）前磁通量不變，回路電動(dòng)勢和電流分別為，

后回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢為

回路的總長度為，因此回路的總電阻為

電流為

根據(jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時(shí)針方向

（3）前電流為零，后有恒定電流，焦耳熱為