Question

在水平面上平行放置著兩根長度均為L的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌間距為d，導(dǎo)軌和電路的連接如圖所示。在導(dǎo)軌的MP端放置著一根金屬棒，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。空間中存在豎直向上方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將開關(guān)S₁閉合，S₂斷開，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U₁和I₁，金屬棒仍處于靜止?fàn)顟B(tài)；再將開關(guān)S₂閉合，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U₂和I₂，金屬棒在導(dǎo)軌上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直。設(shè)金屬棒的質(zhì)量為m，金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。忽略導(dǎo)軌的電阻以及金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，重力加速度為g。求：

    （1）金屬棒到達(dá)NQ端時(shí)的速度大小。

    （2）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

（1）         

（2）

解析:

（1）當(dāng)通過金屬棒的電流為I₂時(shí)，金屬棒在導(dǎo)軌上做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律：

                                                （1分）

                  （1分）

                                （2分）

  

                                                                                                                                                               （2分）

   

                                 （2分）