Question

【題目】如圖所示，在水平面上有兩條長度均為4L、間距為L的平行長直導軌，處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B。橫置于導軌上的長為L的滑桿向右運動，導軌與滑桿單位長度的電阻均為，兩者無摩擦且接觸良好。軌道兩側分別連接理想電壓表和電流表。

(1)在圖上用箭頭標出各段電路中的電流流向；

(2)若滑桿質量為m，現用大小為F的水平恒力拉著滑桿從軌道最左側由靜止開始運動，當到達軌道中間時電壓表示數為U，則此時滑桿的速度多少？此過程中回路產生多少熱量？

(3)若將滑桿從導軌最左側勻速移動到最右側，經歷的時間為t，此過程中兩電表讀數的乘積反映了什么物理含義？其乘積的最大值為多大？

Answer 1

【答案】(1) ；(2)，；(3)含義是滑桿右側軌道電阻消耗的電功率，。

【解析】

(1)各段電路中的電流流向如下圖：

(2)在中間位置時，軌道有電流流過的部分電阻4R，

電壓表讀數

此時滑桿的速度

克服安培力做的功等于電路中發的熱，由動能定理得

此過程中回路產生的熱量

(3)UI乘積含義是滑桿右側軌道電阻消耗的電功率；設滑桿在任意位置時，軌道有電流流過部分的電阻為，則

當時，輸出功率，即軌道電功率最大

最大值為

答：(1)各段電路中的電流流向：

(2)此時滑桿的速度為，此過程中回路產生的熱量為；(3) 含義是滑桿右側軌道電阻消耗的電功率，其乘積的最大值為。