Question

如圖14甲所示，光滑的平行水平金屬導軌、相距，
在點和點間連接一個阻值為的電阻，在兩導軌間矩形區域內有垂直導軌平面豎直向上、寬為的勻強磁場，磁感應強度為。一質量為、電阻為、長度也剛好為的導體棒垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距。現用一個水平向右的力拉棒，使它由靜止開始運動，棒離開磁場前已做勻速直線運動，棒與導軌始終保持良好接觸，導軌電阻不計，隨與初始位置的距離變化的情況如圖14乙，已知。求：

（1）棒離開磁場右邊界時的速度；
（2）棒通過磁場區域的過程中整個回路所消耗的電能；
（3）滿足什么條件時，棒進入磁場后一直做勻速運動。

Answer 1

解：（1）設離開右邊界時棒速度為，則有 
     
對棒有：  
解得：      
（2）在棒運動的整個過程中，由能量守恒定律得：
        
解得：    
（3）棒剛進入磁場時即勻速運動，則：
得：          

略