Question

如圖所示，半徑為r、電阻不計的兩個半圓形光滑導(dǎo)軌并列豎直放置，在軌道左上方端點M、N間接有阻值為R的小燈泡，整個軌道處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電阻也是R的金屬棒ab從M、N處由靜止釋放，經(jīng)一定時間到達(dá)導(dǎo)軌最低點0、0ˊ，此時速度為υ．
（1）指出金屬棒ab從M、N到0、0ˊ的過程中，通過小燈泡的電流方向和金屬棒ab的速度大小變化情況；
（2）求金屬棒ab到達(dá)0、0ˊ時，整個電路的瞬時電功率；
（3）求金屬棒ab從M、N到0、0ˊ的過程中，小燈泡上產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

（1）由右手定則可判：電流方向由N到M，
ab棒由靜止開始作圓周運動，速度先增大，當(dāng)安培力和重力的合力方向指向圓心時速度達(dá)到最大，之后開始做減速運動，故ab棒的速度先變大后變小．
（2）在最低點ab棒切割磁力線產(chǎn)生的：E=BLυ      ①
由閉合電路歐姆定律得：I=

E

2R

     ②
瞬時功率：P=EI         ③
①②③聯(lián)立得：P=

B2L2v2

2R

（3）在ab棒下滑的過程中設(shè)小燈泡上產(chǎn)生的熱量為Q，則整個電路上產(chǎn)生的熱量為2Q，
由能量守恒定律得：mgr=

1

2

mv2+2Q                                               
解得：Q=

m(2gr-v2)

4

                
（1）通過小燈泡的電流方向由N到M，ab棒的速度先變大后變�。�
（2）整個電路的瞬時電功率為

B2L2v2

2R

；
（3）小燈泡上產(chǎn)生的熱量Q=

m(2gr-v2)

4

．