Question

如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L(zhǎng)，處于豎直向下的磁場(chǎng)中整個(gè)磁場(chǎng)由n個(gè)寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1、2、…、n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B、3B、…、nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌電接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。

⑴對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的力，使其從圖示位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并穿過(guò)n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)，求導(dǎo)體棒穿越磁場(chǎng)區(qū)1的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量q；

⑵對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒力F0，讓它從磁場(chǎng)區(qū)1左側(cè)邊界處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)距時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，求棒通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)1所用的時(shí)間t；

⑶對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的拉力，讓它從距離磁場(chǎng)區(qū)1左側(cè)x= x0的位置由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)1時(shí)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，此后在不同的磁場(chǎng)區(qū)施加不同的拉力，使棒ab保持做勻速運(yùn)動(dòng)穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)，求棒ab通過(guò)第i磁場(chǎng)區(qū)時(shí)的水平拉力Fi和棒ab在穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)過(guò)程中回路產(chǎn)生的電熱Q。

 

 

Answer 1

⑴；⑵；⑶

【解析】

試題分析: ⑴電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)電阻的電荷量。

導(dǎo)體棒穿過(guò)1區(qū)過(guò)程。解得

（2）棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則

設(shè)棒在前x0/2距離運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，則

由動(dòng)量定律：F0 t1-BqL=mv；解得：

設(shè)棒在后x0/2勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則

所以棒通過(guò)區(qū)域1所用的總時(shí)間：

（3）進(jìn)入1區(qū)時(shí)拉力為，速度，則有。

解得；。進(jìn)入i區(qū)時(shí)的拉力。

導(dǎo)體棒以后通過(guò)每區(qū)都以速度做勻速運(yùn)動(dòng)，由功能關(guān)系有

解得。

考點(diǎn)：動(dòng)能定理的應(yīng)用；導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化