Question

（01北京、内蒙古、安徽卷） 

20.（12分）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为。导轨上面横放着两根导体棒，构成矩形回路，如

图所示．两根导体棒的质量皆为，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度（见图）．若两导体棒在运动中始终不接触，求：

       （1）在运动中产生的焦耳热最多是多少．

       （2）当棒的速度变为初速度的时，

棒的加速度是多少？

Answer 1

20.参考解答：

       棒向棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流．棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动，棒则在安培力作用下作加速运动．在棒的速度大于棒的速度时，回路总有感应电流，棒继续减速，棒继续加速．两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度作匀速运动．

（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒，有

                                                      ①

根据能量守恒，整个过程中产生的总热量

                       ②

（2）设棒的速度变为初速度的时，棒的速度为，则由动量守恒可知

                                              ③

       此时回路中的感应电动势和感应电流分别为

                                                        ④

                                                               ⑤

此时棒所受的安培力

                                                 ⑥

棒的加速度

                                             ⑦

由以上各式，可得

                                                          ⑧

评分标准：本题12分．