Question

如图所示，在磁感应强度为B=2T，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个由两条曲线状的金属导线及两电阻（图中黑点表示）组成的固定导轨，两电阻的阻值分别为R₁=3Ω、R₂=6Ω，两电阻的体积大小可忽略不计，两条导线的电阻忽略不计且中间用绝缘材料隔开，导轨平面与磁场垂直（位于纸面内），导轨与磁场边界（图中虚线）相切，切点为A，现有一根电阻不计、足够长的金属棒MN与磁场边界重叠，在A点对金属棒MN施加一个方向与磁场垂直、位于导轨平面内的并与磁场边界垂直的拉力F，将金属棒MN以速度v=5m／s匀速向右拉，金属棒MN与导轨接触良好，以切点为坐标原点，以F的方向为正方向建立x轴，两条导线的形状符合曲线方程 m，求：

（1）推导出感应电动势e的大小与金属棒的位移x的关系式．

（2）整个过程中力F所做的功．

（3）从A到导轨中央的过程中通过R₁的电荷量．

Answer

（1），

所以          （4分）

（2）因为 x=vt，所以。由于导体做匀速运动，力F所做的功等于电路中电流所做的功。有效值         （2分）

导体切割磁感线的时间，

电路中总电阻（2分）

                  拉力F所做的功        （2分

                  （3）由，可知Emax=BSω=Φmω ，所以

                                ， （3分）

                  Wb通过电阻R1的电量为

     （3分）

【解析】略