◎ 题目

如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略，初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度υ0，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触． （1）求初始时刻导体棒受到的安培力； （2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为什么？ （3）导体棒往复运动，最终静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？

◎ 答案

（1）初始时刻棒中感应电动势    E=BLυ0       棒中感应电流I= E R       作用于棒上的安培力F=BIL       联立，得F= L2v0B2 R       安培力方向：水平向左    （2）由功和能的关系，得       安培力做功  W1=EP- 1 2 mυ02 电阻R上产生的焦耳热Q1= 1 2 mυ02-EP上限 （3）由能量转化及平衡条件等判断：棒最终静止于初始位置       由能量转化和守恒得Q= 1 2 mυ02 答：（1）求初始时刻导体棒受到的安培力大小为 L2v0B2 R ，方向水平向左；     （2）安培力所做的功W1等于EP- 1 2 mυ02，电阻R上产生的焦耳热Q1等于 1 2 mυ02-EP．     （3）导体棒往复运动，最终静止于初始位置．从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为得Q= 1 2 mυ02．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒…”主要考查了你对  【功能关系】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象中的磁变类问题】，【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。