Question

（20分）兩根相距為L的足夠長的金屬直角導軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內，另一邊垂直于水平面．質量均為m的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，桿與水平和豎直導軌之間有相同的動摩擦因數μ，導軌電阻不計，回路總電阻為2R，整個裝置處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中．當ab桿在平行于水平導軌的拉力作用下沿導軌向右勻速運動時，cd桿也正好以某一速度向下做勻速運動，設運動過程中金屬細桿ab、cd與導軌接觸良好，重力加速度為g，求：

（1）ab桿勻速運動的速度v1；

（2）ab桿所受拉力F；

（3）ab桿以v1勻速運動時，cd桿以v2（v2已知）勻速運動，則在cd桿向下運動過程中，整個回路中產生的焦耳熱．

Answer 1

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）ab桿向右運動時，ab桿中產生的感應電動勢方向為a→b，大小為（2分）

cd桿中的感應電流方向為d→c，cd桿受到的安培力方向水平向右

安培力大小為 ① （3分）

cd桿向下勻速運動，有②（2分）

解①、②兩式，ab桿勻速運動的速度為= ③（3分）

ab桿所受拉力F+μmg) （4分）

設cd桿以速度向下運動過程中，ab桿勻速運動了距離，因為，

所以（3分）

整個回路中產生的焦耳熱等于克服安培力所做的功

== （3分）

考點：法拉第電磁感應定律，功能關系