Question

如圖所示，在水平面上有兩條長度均為4L、間距為L的平行長直軌道，處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B．橫置于軌道上長為L的滑桿向右運動，軌道與滑桿單位長度的電阻均為，兩者無摩擦且接觸良好．軌道兩側分別連接理想電壓表和電流表．

（1）在圖上用箭頭標出各段電路中電流的流向．

（2）若滑桿質量為m，現(xiàn)用大小為F的水平恒力拉著滑桿從軌道最左側由靜止開始運動，當?shù)竭_軌道中間時電壓表示數(shù)為U，則此過程中回路產(chǎn)生多少熱量？

（3）若將滑桿從軌道最左側勻速移動到最右側，經(jīng)歷的時間為t，此過程中兩電表讀數(shù)的乘積反映了什么物理含義？其乘積的最大值為多大？

Answer 1

（1）圖正確              （2分）

（2）克服安培力做的功等于電路中發(fā)的熱

由動能定理得

             （2分）

在中間位置時，軌道有電流流過的部分電阻4R

電壓表讀數(shù)       （2分）

得     （1分）

（3）UI乘積含義是滑桿右側軌道電阻消耗的電功率         （2分）

設滑桿在任意位置時，軌道有電流流過部分的電阻為R_x

         （2分）

當R_x=R時，輸出功率，即軌道電功率最大

最大值為  P_m =  =  =               （3分）