Question

兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與水平和豎直導(dǎo)軌之間有相同的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以某一速度向下做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為g，求：

（1）ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度v₁；

（2）ab桿所受拉力F；

（3）ab桿以v₁勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿以v₂（v₂已知）勻速運(yùn)動(dòng)，則在cd桿向下運(yùn)動(dòng)h過(guò)程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱。

Answer 1

解：（1）ab桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閍→b，

大小為E=BLv₁ 

cd桿中的感應(yīng)電流方向?yàn)閐→c，cd桿受到的安培力方向水平向右

安培力大小為

F_安=BIL=BL  ①

cd桿向下勻速運(yùn)動(dòng)，有mg=μF_安  ②

解①②兩式，ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度為

v₁=。  ③

（2）ab桿所受拉力F=F_安+μmg=+μmg=  ④

（3）設(shè)cd桿以v₂速度向下運(yùn)動(dòng)h過(guò)程中，ab桿勻速運(yùn)動(dòng)了s距離，=t，所以s=

整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功。

Q=F_安s=。