如圖所示,固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L(zhǎng),左端接有阻值為R的電阻,處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.初始時(shí)刻,彈簧恰處于自然長(zhǎng)度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v
0,在沿導(dǎo)軌來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/b3fb43166d224f4a468196900af790529822d11d.jpg)
(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力.
(2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為E
p,則這一過(guò)程中安培力所做的功W為多少?
(3)導(dǎo)體棒來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng),最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?
(1)初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=BLv
0 棒中感應(yīng)電流 I=
作用于棒上的安培:F=ILB 得:F=
由左手定則判斷知安培力方向水平向左
(2)由功和能的關(guān)系,得安培力做功W=E
p-
m(3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等,可判斷棒最終靜止于初始位置,
電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱:Q=
m答:
(1)初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力為
.
(2)這一過(guò)程中安培力所做的功W為E
p-
m.
(3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等,可判斷棒最終靜止于初始位置,從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為
m.