Question

高中物理 选修3-2

水平放置的光滑平行金属导轨，相距为d，一端连接电阻R，其它电阻不计，导轨处于方向如图所示的竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，质量为m的导体棒ab跨放在导轨上。ab棒在水平恒力F作用下从静止开始运动，ab可以达到的最大速度是多少？若达到最大速度后，撤去力F，此后电阻R上产生的热量是多少？

Answer 1

1、ab棒在水平恒力F作用向右运动，根据右手定则判断电流方向为逆时针，即b到a。根据左手定则判断安培力的方向向左。
运动的过程中任意时刻的速度产生的感应电动势为
①E=BLV
②感应电流I=E/R
③安培力F安=BIL
①②③式得F安=B²L²V/R
根据牛2有：F-F安=ma
即F-ma=B²L²V/R，所以当a=0时，V最大。得V=FR/B²L²
2、撤去外力后，在安培力的作用下向右做加速度减小的减速运动直到停止。
此过程中由棒的动能转化为棒的电能，然后由电能转化为焦耳热。
根据能量守恒有：mV²/2=Q，代入V得，Q=m/2乘(FR/B²L²)²

Answer 2

最大时匀速F=(Bd)^2V/R---------->V=FR/(Bd)^2
撤去力F，此后电阻R上产生的热量由动能定理Q=1/2m(FR/(Bd)^2)^2

Answer 3

解：由题分析得，当F=F安时，速度达最大 BIL=F B2L2v/R=F 带入数据v=FR/B2d2 2问：W电=W安 由动能定理-W安=1/2mv2-0带入数据 Qr=mF2R2/2倍B4D4