如图所示,顶角=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体
◎ 题目
如图所示,顶角=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r.导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶角O处,求: (1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向. (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式. (3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q. (4)若在t0时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x. |
◎ 答案
(1)0到t时间内,导体棒的位移x=v0t t时刻,导体棒长度l=x 导体棒的电动势 E=Blv0 回路总电阻 R=(2x+
电流强度 I=
电流方向为b到a. (2)匀速直线运动时,安培力等于拉力. F=BlI=
(3)t时刻导体棒的电功率 P=I2R′ 由于I恒定,R′=v0rt正比于t 因此
Q=
(4)撤去外力后,设任意时刻t导体棒的坐标为x,速度为v,取很短时间△t或很短距离△x 在t~t+△t时间内,由动量定理得 BlI△t=m△v∑ |