如图所示,光滑导轨在竖直平面内,足够长,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感应强度B=0.5T,电源的电动势为1.5V,内阻不计.当电键K拨向a时,导体棒(电阻为R)PQ恰能静止.当K拨向b

问题描述:

如图所示,光滑导轨在竖直平面内,足够长,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感应强度B=0.5T,电源的电动势为1.5V,内阻不计.当电键K拨向a时,导体棒(电阻为R)PQ恰能静止.当K拨向b后,导体棒PQ在下落过程中1s内能扫过的最大面积为多少?(导轨电阻不计)

设金属棒PQ长为L,电阻为R,电键接a时,电路中电流 I=

E
R

导体棒PQ静止 mg=BIL=
BLE
R

电键K接b,导体棒PQ从静止下落,切割磁场线产生感应电流,同时PQ受安培力作用,导体棒向下做加速运动,速度增大,而加速度减小,最后以vm做匀速运动.
此时mg=Fm=
B2L2vm
R

有:
BLE
R
B2L2vm
R

得:vm=
E
BL

PQ在1 s内扫过的最大面积:
 Sm=vm•L•t=
E•t
B
1.5×1
0.5
=3m2  
答:导体棒PQ在下落过程中1s内能扫过的最大面积为3m2