Question

两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R“的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B“的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，它们的电阻不计．现让ab杆由静止开始沿导轨下滑．

（1）求ab杆下滑的最大速度v_m；

（2）ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x．

Answer

（1）ab杆下滑的最大速度为

（2）ab杆下滑的距离为．

【解析】

试题分析：（1）在分析杆的运动时，注意由于杆的速度逐渐变大因此安培力将逐渐变大，所以杆从导轨上做加速度逐渐减小的加速运动，当安培力等于重力沿导轨分力时匀速运动，同时速度达到最大．

（2）杆下滑过程中，重力势能减小转化为电路中的焦耳热和杆的动能，因此根据功能关系可求出ab杆下滑的距离x；

【解析】
（1）根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有

E=BLv FA=BILmgsinθ﹣FA=ma

即：

当加速度a为零时，速度v达最大，速度最大值

（2）根据能量守恒定律 有

得：

答：（1）ab杆下滑的最大速度为

（2）ab杆下滑的距离为．

【点评】对于电磁感应的综合问题要做好电流、安培力、运动、功能关系这四个方面的分析，同时这类问题涉及知识点多，容易混淆，要加强练习，平时注意知识的理解与应用