Question

【題目】如圖所示，光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距L，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導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場，磁感強度為B，一質量為m，電阻為r的導體棒ab，垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距S，現用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計)。求：

(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度；

(2)棒ab通過磁場區的過程中整個回路所消耗的電能。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)由題意知ab棒離開磁場前已經做勻速運動，設速度速度誒為而v，則有：

ab棒受力平衡有：

聯立解得：

(2)根據能量守恒可知整個回路所消耗的電能即為運動過程中安培力所做的功，則由動能定理可得：

解得：

所以：

答：(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度；

(2)棒ab通過磁場區的過程中整個回路所消耗的電能。