(1)设MN棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E=BLv
电路中电流 I=
E R+r
对MN棒,由平衡条件得 mg-BIL=0
解得 v=
mg(R+r)
B2L2
(2)从MN棒开始下滑到刚离开磁场的过程,由能量守恒定律得:
mg(d0+d)=E电+
mv2 1 2
解得整个电路中产生的焦耳热为:E电=mg(d0+d)?
m3g2(R+r)2
2B4L4
则棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;E棒电=
[mg(d0+d)?r R+r
]
m3g2(R+r)2
2B4L4
(3)设棒自由落体d0高度历时为t0,由d0=
g1 2
,
t
得t0=
2d0
g
棒在磁场中匀速时速度为v=
mg(R+r)
B2L2
设t=
=v g
m(R+r)
B2L2
当t0=t,即d0=
时,棒进入磁场后做匀速直线运动
m2g(R+r)2
2B4L4
当t0<t,即d0<
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
m2g(R+r)2
2B4L4
当t0>t,即d0>
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.
m2g(R+r)2
2B4L4
画出棒在下落高度d+d0过程中速度随下落高度h变化所对应的各种可能的图线如图所示.
答:
(1)棒MN在离开磁场下边界时的速度为v=
;mg(R+r)
B2L2
(2)棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热为E棒电=
[mg(d0+d)?r R+r
];
m3g2(R+r)2
2B4L4
(3)d0=
时,棒进入磁场后做匀速直线运动,即d0<
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动,即d0>
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.
m2g(R+r)2
2B4L4