如图质量为 M 的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计质量为 m 的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为 L 开始时PQ左侧导轨的总电阻为 R ,右侧导轨单位长度的电阻为 R 以ef为界,其左侧匀强磁场方姠竖直向上右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为 B 在 t =0时,一水平向左的拉力 F 垂直作用于导轨的bc边上使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为 a (1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;(2)经过多少时间拉力 F 达到最大值,拉力 F 的最大值為多少(3)某一过程中回路产生的焦耳热为 Q ,导轨克服摩擦力做功为 W 求导轨动能的增加量。
(1)感应电动势为E=BLv导轨做初速为零的匀加速运动v=at,E=BLats=at 2 /2 感应电流的表达式为I=BLv/R 总 =BLat/(R+2R ×at
(3)设此过程中导轨运动距离为s,由动能定理W 合 =△E k摩擦力为F f =μ(mg+F A