如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中粗线表法),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足方程(单位:m)。磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导思接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。
求:(1)外力F的最大值;
(2)属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;
(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
解:(1)金属棒匀速运动 I=ε/R总
F外=BIL=B2L2v/R总
∴
(2)
(3)金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化
且,
∴