如图所示,两根相距为d足够长的平行光滑金属导轨位于水平的xoy平面内,导轨与x轴平行,一端接有阻值为R的电阻.在x>0的一侧存在竖直向下的匀强磁场,一电阻为r的金属直杆与金

v20-2axR+r       
在金属杆沿x轴负方向运动的过程中,设金属杆到达x处时,速度大小为v,根据匀变速直线运动的对称性可知,v=

v20
-2ax

同理,此金属杆的感应电动势为E=Bdv,
金属杆所受的安培力为:FA=BId=
B2d2

v20
-2ax
R+r
,方向为x轴正方向
设负x方向为正方向,由牛顿第二定律F-FA=ma
外力F随金属杆位置x变化的关系为:F=ma+
B2d2

v20
-2ax
R+r

答:
(1)金属杆减速过程中到达x=x0处位置时金属杆的感应电动势E为Bd

v20
-2ax0

(2)回路中感应电流方向发生改变时,金属杆在轨道上的位置为
v20
2a

(3)若金属杆质量为m,外力F随金属杆在x轴上的位置(x)变化关系的表达式为:
在金属杆沿x轴正方向运动的过程中,F=ma-
B2d2

v20
-2ax
R+r
;在金属杆沿x轴负方向运动的过程中,F=ma+
B2d2
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