如圖所示,光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間矩形區域內有垂直於...
問題詳情:
如圖所示,光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間矩形區域內有垂直於導軌平面豎直向下、寬為的勻強磁場,磁感應強度為B。一質量為,電阻為的導體棒,垂直擱在導軌上,與磁場左邊界相距。現用一大小為F、水平向右的恆力拉棒,使它由靜止開始運動,棒在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒與導軌始終保持良好的接觸,導軌電阻不計)。求:
(1)棒在離開磁場右邊界時的速度;
(2)棒通過磁場區的過程中整個迴路所消耗的電能;
(3)試分析討論棒在磁場中可能的運動情況。
【回答】
(1)棒離開磁場右邊界前做勻速運動的速度為,產生的電動勢為:電路中電流:,對棒,由平衡條件得:,解得: 。
故棒在離開磁場右邊界時的速度。, (2)由能量守恆定律:
解得:
故棒通過磁場區的過程中整個迴路所消耗的電能為:。
(3)設棒剛進入磁場時速度為,由:
可以得到:。
棒在進入磁場前做勻加速直線運動,在磁場中的運動可分三種情況討論:
①若(或),則棒做勻速直線運動;
②若(或),則棒先加速後勻速;
③若(或),則棒先減速後勻速。
知識點:專題八 電磁感應
題型:計算題
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