Question

如圖所示，兩平行的光滑金屬導軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計，導軌平面的傾角為α，勻強磁場的寬度為d，磁感應強度大小為B、方向與導軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”型裝置，總質量為m，置于導軌上。導體棒中通以大小恒為I的電流（由外接恒流源產生，圖中未畫出恒流源）。線框的邊長為d（d<l），總電阻為R，下邊與磁場區域上邊界重合。將裝置由靜止釋放，導體棒運動到磁場下邊界時速度恰好減為0，導體棒在整個運動過程中始終與導軌垂直。重力加速度為g。求：
（1）導體棒剛進入磁場時的速度；   
 （2）裝置從釋放到速度為0的過程中，線框中產生的焦耳熱Q；    
（3）簡要描述導體棒速度第一次減為0之后的運動。

Answer 1

（1）     
（2）
（3）桿先勻加速向上，然后勻減速向上，再變減速向上速度減為0；之后桿再變加速向下，然后勻加速向下，再勻減速向下；不斷往復直到線框剛好不進入場，之后桿先勻加速，再勻加速為0；然后不斷往復