Question

【题目】如图所示，MN、PQ是足够长的光滑平行导轨，其间距为L，且MP⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=30°。MP接有电阻R，有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0，将一根质量为m的金属棒ab紧靠MP放在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻也为R，其余电阻均不计。现质量为m的重物通过与导轨平行且足够长的绳，沿导轨平面向上拉金属棒，使金属棒从静止开始沿导轨向上运动。金属棒运动过程中始终与MP平行，当金属棒滑行至cd处时己经达到稳定速度，MP到cd的距离为S。不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g，求：

(1)金属棒达到的稳定速度；

(2)金属棒从静止开始运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量；

(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，写出磁感应强度B随时间t变化的关系式。

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

【解析】（1）根据平衡条件则有： mg=mgsinθ+F安
切割产生的电动势为：E=B0Lv

电流为：
金属棒所受的安培力：F安=B0IL

解得：
（2）金属棒从静止开始运动到cd的过程，由能量守恒关系得：

电阻R上产生的热量为：

则得
（3）当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流．此时金属棒将沿导轨做匀加速运动．
根据牛顿第二定律： mg-mgsinθ=2ma 解得
根据磁通量不变则有 ：
解得：