◎ 题目

如图所示，PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为L．PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨；QM、DE为足够长的水平导轨．导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．a、b为材料相同、长都为L的导体棒，跨接在导轨上．已知a棒的质量为m、电阻为R，a棒的横截面是b的3倍．金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放，分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中，a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰．若金属棒a、b与导轨接触良好，且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦． （1）金属棒a、b刚进入磁场时，回路中感应电流的方向如何？ （2）通过分析计算说明，从金属棒a、b进入磁场至某金属第一次离开磁场的过程中，电路中产生的焦耳热．

◎ 答案

（1）根据楞次定律可判断出，金属棒a、b刚进入磁场时，回路中感应电流的方向为：QDEMQ．　 （2）金属棒从弧形轨道滑下，机械能守恒得： 由：mgh= 1 2 mv12 解出：v1= 2gh 金属棒a、b同时进入磁场区域后，产生感应电流，受到安培力作用，速度发生变化，当a、b棒同速时，回路中磁通量不发生变化，则不产生感应电流，不受安培力作用，金属棒a、b将共同匀速运动．　 由于a、b棒在水平方向所受合外力为零，故动量守恒，且由题可知：ma=3mb 有：mav1-mbv1=（ma+mb）v2 解得：v2= 1 2 2gh 方向：水平向右． 所以金属棒a、b将以速度v2匀速运动．　　 从金属棒a、b进入磁场开始，到金属棒b第一次离开磁场的过程中，系统总能量守恒，由：   (ma+mb)gh= 1 2 (ma+mb)v22+Q 解出此过程中电路中产生的焦耳热：Q=mgh　 答： （1）金属棒a、b刚进入磁场时，回路中感应电流的方向为：QDEMQ． （2）电路中产生的焦耳热为mgh．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为L．PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨；QM、DE为足够长的水平导轨．导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。