Question

如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長(zhǎng)導(dǎo)軌相距L，距左端L處的右側(cè)一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導(dǎo)軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導(dǎo)軌的末端點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標(biāo)軸。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng)；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時(shí)間t均勻變化的磁場(chǎng)B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不隨時(shí)間變化，只沿x方向均勻變化的磁場(chǎng)B（x），如圖3所示；磁場(chǎng)B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導(dǎo)軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開(kāi)始下滑時(shí)左段磁場(chǎng)B（t）開(kāi)始變化，金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，經(jīng)過(guò)時(shí)間t₀金屬棒恰好滑到圓弧導(dǎo)軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。

（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；
（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開(kāi)右段磁場(chǎng)B（x）區(qū)域，離開(kāi)時(shí)的速度為v，求金屬棒從開(kāi)始滑動(dòng)到離開(kāi)右段磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x₁，位置時(shí)停下來(lái)，
a．求金屬棒在水平軌道上滑動(dòng)過(guò)程中遁過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量q；
b．通過(guò)計(jì)算，確定金屬棒在全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流最大時(shí)的位置。

Answer 1

（1）L²B₀/t₀（2）+ mgL/2-mv²（3）金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大

解析