CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨，CD = DE = L，∠CDE=60°，如图甲所示，CD和DE单位长度的电阻均为r₀，导轨处于磁感应强度为B．竖直向下的匀强磁场中。一根金属杆MN，长度大于L，电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好，并且与C．E所确定的直线平行。

   （1）求MN滑行到C．E两点时，C．D两点电势差的大小；

   （2）推导MN在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式；

   （3）在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线（v – t 图）可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在0 – t₀时间内的位移在数值上等于梯形Ov₀P t₀的面积。通过类比我们可以知道：如果画出力与位移的关系图线（F—x图）也可以通过图线求出力对物体所做的功。

请你推导MN在CDE上滑动过程中，MN所受安培力F_安与MN的位移x的关系表达式，并用F_安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中，MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。

（20分）CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨，CD = DE = L，∠CDE=60°，如图甲所示，CD和DE单位长度的电阻均为r₀，导轨处于磁感应强度为B．竖直向下的匀强磁场中。一根金属杆MN，长度大于L，电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好，并且与C．E所确定的直线平行。

   （1）求MN滑行到C．E两点时，C．D两点电势差的大小；

   （2）推导MN在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式；

   （3）在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线（v – t 图）可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在0 – t₀时间内的位移在数值上等于梯形Ov₀P t₀的面积。通过类比我们可以知道：如果画出力与位移的关系图线（F—x图）也可以通过图线求出力对物体所做的功。

请你推导MN在CDE上滑动过程中，MN所受安培力F_安与MN的位移x的关系表达式，并用F_安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中，MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。

（20分）CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨，CD = DE = L，∠CDE=60°，如图甲所示，CD和DE单位长度的电阻均为r₀，导轨处于磁感应强度为B．竖直向下的匀强磁场中。一根金属杆MN，长度大于L，电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好，并且与C．E所确定的直线平行。

   （1）求MN滑行到C．E两点时，C．D两点电势差的大小；

   （2）推导MN在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式；

   （3）在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线（v – t 图）可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在0 – t₀时间内的位移在数值上等于梯形Ov₀P t₀的面积。通过类比我们可以知道：如果画出力与位移的关系图线（F—x图）也可以通过图线求出力对物体所做的功。

请你推导MN在CDE上滑动过程中，MN所受安培力F_安与MN的位移x的关系表达式，并用F_安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中，MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。

（20分）如图所示，接地的空心导体球壳内半径为R，在空腔内一直径上的P₁和P₂处，放置电量分别为q₁和q₂的点电荷，q₁＝q₂＝q，两点电荷到球心的距离均为a．由静电感应与静电屏蔽可知：导体空腔内表面将出现感应电荷分布，感应电荷电量等于－2q．空腔内部的电场是由q₁、q₂和两者在空腔内表面上的感应电荷共同产生的．由于我们尚不知道这些感应电荷是怎样分布的，所以很难用场强叠加原理直接求得腔内的电势或场强．但理论上可以证明，感应电荷对腔内电场的贡献，可用假想的位于腔外的（等效）点电荷来代替（在本题中假想(等效)点电荷应为两个），只要假想的（等效）点电荷的位置和电量能满足这样的条件，即：设想将整个导体壳去掉，由q₁在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）点电荷与q₁共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0；由q₂在原空腔内表面的感应电荷的假想（等效）点电荷与q₂共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0．这样确定的假想电荷叫做感应电荷的等效电荷，而且这样确定的等效电荷是唯一的．等效电荷取代感应电荷后，可用等效电荷、和q₁、q₂来计算原来导体存在时空腔内部任意点的电势或场强。

1．试根据上述条件，确定假想等效电荷、的位置及电量．

2．求空腔内部任意点A的电势U_A．已知A点到球心O的距离为r，与的夹角为q 。