【高中物理/电磁学/电动势/法拉第圆盘】如图所示,半径为r的法拉第圆盘通过边缘和竖直转轴上的电刷分别与固定在绝缘平台上的平行直导轨MN、M‘N’连接,平台右下方的导轨PQ、P‘Q’段是固定在竖直平面内的圆心角为60°,半径为r的圆弧,圆弧底端与固定在绝缘水平面上,且足够长的直导轨QR、Q‘R’平滑连接,导水
【问题】
如图所示,半径为r的法拉第圆盘通过边缘和竖直转轴上的电刷分别与固定在绝缘平台上的平行直导轨MN、M‘N’连接,平台右下方的导轨PQ、P‘Q’段是固定在竖直平面内的圆心角为60°,半径为r的圆弧,圆弧底端与固定在绝缘水平面上,且足够长的直导轨QR、Q‘R’平滑连接,导轨间距均为L,法拉第圆盘和两部分直导轨均处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。质量均为m,电阻均为R的相同导体棒a和b分别静置于两部分水平导轨上。某时刻圆盘开始以角速度ω匀速转动,经过一段时间后导体棒从NN‘端水平抛出,恰能无碰撞地从PP’处以速度V滑入导轨,且最终恰好没有与导体棒b相碰。已知重力加速度为g,不计一切摩擦和空气阻力,除导体棒ab外,各处电阻均不计,求:
(1)导体棒在刚到达QQ‘处对圆弧导轨的压力大小;
(2)导体棒a在MN、M’N‘上运动时产生的焦耳热Q;
(3)导体棒b与导轨QR、Q’R‘左端(QQ’处)的初始距离X;


【答案】
(1)N‘=2mg+mv^2/r
(2)Q=ωr^2mv/4/L-mv^2/8
(3)x=mR/B^2/L^2*(v^2+gr)^0.5
【解答】





【点评】
非恒定电流产生非恒定的安培力,如此牛顿力学不再适用(如果不用微积分),只能用冲量=动量来解决(初等数学范畴)。
END
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