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如图A.所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。

(1)求导体棒所达到的恒定速度v2

(2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?

(3)导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?

(4)若t=0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其v-t关系如图B。所示,已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。


答案

(1)(2)(3)(4)


解析:

(1)E=BLv1v2),I=E/R,F=BIL=,

速度恒定时有:=f,可得:v2v1-,

(2)fm=,

(3)P导体棒=Fv2fP电路E2/R==,

(4)因为-fma,导体棒要做匀加速运动,必有v1v2为常数,

设为Dva=,则-fma

可解得:a

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