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.
魔方格

◎ 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+

2
x
)r
电流强度   I=
E
R
=
Bv0
(2+

2
)r

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=
B2
v20
t
(2+

2
)r

(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
.
P
=I2
.
R
=
1
2
I2 R′
Q=
.
P
t=
B2v 03 t2
2(2+

2
)
2
r

(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

魔方格

在t~t+△t时间内,由动量定理得
BlI△t=m△v
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