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【如图所示,PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好.金属棒ab、cd的质量均为m,长度均为L.】
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问题描述:

如图所示,PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好.金属棒ab、cd的质量均为m,长度均为L.两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道形成闭合回路.金属棒ab的电阻为2R,金属棒cd的电阻为R.整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.

若先保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平力F(大小未知)作用下,由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动,水平力F作用t0时间撤去此力,同时释放金属棒ab.求:

(1)棒cd匀加速过程中,外力F随时间变化的函数关系;

(2)两金属棒在撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,金属棒ab产生的热量;

(3)两金属棒在撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,通过金属棒cd的电荷量q.

葛人飞回答:
  (1)棒cd匀加速过程中,水平方向上只受F和安培力F'的作用,F′=BIL=B•BLvR+2R•L=B2L2a3Rt,所以F=F′+ma=B2L2a3Rt+ma;(2)金属棒cd撤去外力时的速度v=at0;在撤去外力后,金属棒ab,cd在水平方向上只受安...
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