Question

如圖所示，AB和CD是足夠長的平行光滑導軌，其間距為l，導軌平面與水平面的夾角為θ.整個裝置處在磁感應強度為B的，方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中.AC端連有電阻值為R的電阻.若將一質量M，垂直于導軌的金屬棒EF在距BD端s處由靜止釋放，在EF棒滑至底端前會有加速和勻速兩個運動階段.今用大小為F，方向沿斜面向上的恒力把EF棒從BD位置由靜止推至距BD端s處，突然撤去恒力F，棒EF最后又回到BD端.

求：（1）EF棒下滑過程中的最大速度.
（2）EF棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中轉化成電能是多少（金屬棒、導軌的電阻均不計）?

Answer 1

（1）    （2）

解析試題分析：（1）如圖所示當EF從距BD端s處由靜止開始滑至BD的過程中，受力情況如圖所示.安培力：                       

根據(jù)牛頓第二定律：                ①
所以，EF由靜止開始做加速度減小的變加速運動.當a=0時速度達到最大值. （
由①式中a=0有：                       ②
           
（2）由恒力F推至距BD端s處，棒先減速至零，然后從靜止下滑，在滑回BD之前已達最大速度開始勻速.               
設EF棒由BD從靜止出發(fā)到再返回BD過程中，轉化成的內能為ΔE.根據(jù)能的轉化與守恒定律：
                                                ③
                             ④
考點:電磁感應中能量轉化與守恒
點評：EF棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中，拉力做的功等于等于系統(tǒng)產生的電能和最終到達BD時金屬棒的動能之和，這就是本題功能關系。