一对无限长平行导轨位于竖直平面内，轨道上串联一电容器C（开始未充电）.另一根质量为m的金属棒ab可沿导轨下滑，导轨宽度为L，在讨论的空间范围内有磁感应强度为B、

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一对无限长平行导轨位于竖直平面内，轨道上串联一电容器C（开始未充电）.另一根质量为m的金属棒ab可沿导轨下滑，导轨宽度为L，在讨论的空间范围内有磁感应强度为B、方向垂直整个导轨平面的匀强磁场，整个系统的电阻可以忽略，ab棒由静止开始下滑，求它下滑h高度时的速度v.

答案

解析

解决该题的关键是分析清楚ab棒的运动规律，若设ab棒下滑过程中某一瞬时加速度为a_i，则经过一微小的时间间隔Δt，其速度的增加量为Δv=a_i·Δt.
棒中产生的感应电动势的增加量为：ΔE=BLΔv=BLa_i·Δt
电容器的极板间电势差的增加量为：ΔU_i=ΔE=BLa_i·Δt
电容器电荷量的增加量为：ΔQ=C·ΔU=CBLa_i·Δt
电路中的充电电流为：I=

=CBLa_i
ab棒所受的安培力为：F=BLI=CB²L²a_i
由牛顿第二定律得：mg-F=ma_i，即mg-CB²L²a_i=ma_i，所以，a_i=

，可见，棒的加速度与时间无关，是一个常量，即棒ab向下做匀加速直线运动.所以要求的速度为v=

举一反三

有一种磁性加热装置，其关键部分由焊接在两个等大的金属环上的n根间距相等的平行金属条组成，成“鼠笼”状，如图420所示.每根金属条长度为L，电阻为R，金属环的直径为D、电阻不计.图中虚线所示的空间范围内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的宽度恰好等于“鼠笼”金属条的间距，当金属环以角速度ω绕过两圆环的圆心轴OO′旋转时，始终有一根金属条在垂直切割磁感线，“鼠笼”的转动由一台电动机带动，这套设备的效率为η，求电动机输出的机械功率.

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.两个闭合金属圆环穿在同一根绝缘光滑横杆上，如图4-1-3所示，当条形磁铁向下抽出时，两环中的感应电流方向_________（填“相同”或“相反”）；左环与右环感应电流间的作用力为__________（填“吸引”或“排斥”）；两环的运动情况是_________（填“靠近”或“远离”）.

图4-13

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电磁流量计广泛应用于测量导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.如图4-16所示为电磁流量计的示意图，有非磁性材料做成的圆管道，外加一匀强磁场，当管中的导电体液体流过此区域时，测出管壁上a、b两点间的电动势为E，就可以知道管中的液体的流量Q，即单位时间内流过管道横截面的液体体积（m³/s）,已知管道直径为D，则D与E的关系为_______________.

图4-16

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如图所示，由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为L，每条边的电阻均为R，其中ab边材料的密度较大，其质量为m，其余各边的质量均可忽略不计．线框可绕与cd边重合的水平轴

自由转动，不计空气阻力及摩擦．若线框从水平位置由静止释放，经历时间t到达竖直位置，此时ab边的速度大小为v．若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中，重力加速度为g．求：
小题1:线框在竖直位置时，ab边两端的电压及所受安培力的大小；
小题2:在这一过程中，通过线框导线横截面的电荷量。

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如图2所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1，长度和导轨的宽均为L，ab的质量为m,电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计摩擦。现在给ab一个向右的瞬时速度v，在以后的运动中，求cd的最大加速度a_m是多少？

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