如图甲,abcd和a′b′c′d′为在同一水平面内的固定光滑平行金属导轨,ab段和a′b′段间距为2L,cd段和c′d′段间距为L、整个导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中,bcc′b′左侧导轨间的磁感应强度大小为B0,bcc′b′右侧导轨间的磁感应强度大小按图乙规律变化,图中t0为已知量,两根相同金属杆M、N分别垂直两侧导轨放置,N杆与cc′之间恰好围成一个边长为L的正方形,M杆中点用一不可伸长绝缘细线通过轻质定滑轮与一重物相连,重物离地面的高度为L,细绳处于伸直状态且与M杆垂直,t=0时刻释放重物,同时在N杆中点处施加一水平拉力,使两杆在0~t0时间内均处于静止状态。已知M、N杆和重物的质量都为m,不计导轨电阻,重力加速度为g。
(1)求0~t0时间内回路的感应电动势E;
(2)求0~t0时间内,施加在N杆上的拉力F随时间t变化的函数关系式;
(3)从t0时刻开始,保持拉力F不变,若重物下落的过程中,回路产生的总热量为Q,求重物落地时N杆的速度大小v。
【答案】(1)0~t0时间内回路的感应电动势E为;
(2)0~t0时间内,施加在N杆上的拉力F随时间t变化的函数关系式为F=t;
(3)重物落地时N杆的速度大小v为。
B
0
L
2
t
0
(2)0~t0时间内,施加在N杆上的拉力F随时间t变化的函数关系式为F=
mg
2
t
0
(3)重物落地时N杆的速度大小v为
g
L
-
2
Q
3
m
【解答】
【点评】
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