Question

【題目】如圖所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角θ＝30°的絕緣斜面上，兩導軌間距為l＝0.5m，M、P兩點間接有阻值為R＝2Ω的電阻。一根質量為m＝0.1kg的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直，導軌和金屬桿的電阻可忽略。導軌的下端處于方向垂直斜面向下、磁感應強度為B＝2T的勻強磁場中，磁場區域的寬度d＝1.2m，導體桿ab靜止在距磁場的上邊界s＝0.4m處。讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，已知導體桿接近磁場下邊界時勻速運動，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦，重力加速度g取10m/s2。求：

(1)導體桿剛進入磁場時，通過導體桿上的電流大小和方向；

(2)導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量；

(3)導體桿穿過磁場的過程中整個電路產生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1），方向：由向

（2）

（3）

【解析】

試題（1）設金屬桿剛進入磁場時速度為v1，則

得

，方向：由向。

（2）導體穿過磁場的過程中通過R的電量，，。

（3）設金屬桿出磁場時速度為，由導體桿勻速運動可知：

v2=1m/s

設產生焦耳熱為Q，從開始下落到穿出磁場過程中，由功能關系得

，