Question

在水平面上平行放置著兩根長度均為L的金屬導軌MN和PQ，導軌間距為d，導軌和電路的連接如圖所示。在導軌的MP端放置著一根金屬棒，與導軌垂直且接觸良好。空間中存在豎直向上方向的勻強磁場，磁感應強度為B。將開關S₁閉合，S₂斷開，電壓表和電流表的示數分別為U₁和I₁，金屬棒仍處于靜止狀態；再將開關S₂閉合，電壓表和電流表的示數分別為U₂和I₂，金屬棒在導軌上由靜止開始運動，運動過程中金屬棒始終與導軌垂直。設金屬棒的質量為m，金屬棒與導軌之間的動摩擦因數為μ。忽略導軌的電阻以及金屬棒運動過程中產生的感應電動勢，重力加速度為g。求：

    （1）金屬棒到達NQ端時的速度大小。

    （2）金屬棒在導軌上運動的過程中，電流在金屬棒中產生的熱量。

Answer 1

（1）         

（2）

解析:

（1）當通過金屬棒的電流為I₂時，金屬棒在導軌上做勻加速運動，設加速度為a，根據牛頓第二定律：

                                                （1分）

                  （1分）

                                （2分）

  

                                                                                                                                                               （2分）

   

                                 （2分）