CDE是固定在絕緣水平面上的光滑金屬導(dǎo)軌，CD = DE = L，∠CDE=60°，如圖甲所示，CD和DE單位長(zhǎng)度的電阻均為r₀，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根金屬桿MN，長(zhǎng)度大于L，電阻可忽略不計(jì)�，F(xiàn)MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上勻速滑行。MN在滑行的過(guò)程中始終與CDE接觸良好，并且與C．E所確定的直線平行。

   （1）求MN滑行到C．E兩點(diǎn)時(shí)，C．D兩點(diǎn)電勢(shì)差的大��；

   （2）推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系表達(dá)式；

   （3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中我們學(xué)過(guò)：通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的關(guān)系圖線（v – t 圖）可以求出物體運(yùn)動(dòng)的位移x，如圖乙中物體在0 – t₀時(shí)間內(nèi)的位移在數(shù)值上等于梯形Ov₀P t₀的面積。通過(guò)類比我們可以知道：如果畫(huà)出力與位移的關(guān)系圖線（F—x圖）也可以通過(guò)圖線求出力對(duì)物體所做的功。

請(qǐng)你推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，MN所受安培力F_安與MN的位移x的關(guān)系表達(dá)式，并用F_安與x的關(guān)系圖線求出MN在CDE上整個(gè)滑行的過(guò)程中，MN和CDE構(gòu)成的回路所產(chǎn)生的焦耳熱。

（20分）CDE是固定在絕緣水平面上的光滑金屬導(dǎo)軌，CD = DE = L，∠CDE=60°，如圖甲所示，CD和DE單位長(zhǎng)度的電阻均為r₀，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根金屬桿MN，長(zhǎng)度大于L，電阻可忽略不計(jì)�，F(xiàn)MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上勻速滑行。MN在滑行的過(guò)程中始終與CDE接觸良好，并且與C．E所確定的直線平行。

   （1）求MN滑行到C．E兩點(diǎn)時(shí)，C．D兩點(diǎn)電勢(shì)差的大�。�

   （2）推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系表達(dá)式；

   （3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中我們學(xué)過(guò)：通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的關(guān)系圖線（v – t 圖）可以求出物體運(yùn)動(dòng)的位移x，如圖乙中物體在0 – t₀時(shí)間內(nèi)的位移在數(shù)值上等于梯形Ov₀P t₀的面積。通過(guò)類比我們可以知道：如果畫(huà)出力與位移的關(guān)系圖線（F—x圖）也可以通過(guò)圖線求出力對(duì)物體所做的功。

請(qǐng)你推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，MN所受安培力F_安與MN的位移x的關(guān)系表達(dá)式，并用F_安與x的關(guān)系圖線求出MN在CDE上整個(gè)滑行的過(guò)程中，MN和CDE構(gòu)成的回路所產(chǎn)生的焦耳熱。

（20分）CDE是固定在絕緣水平面上的光滑金屬導(dǎo)軌，CD = DE = L，∠CDE=60°，如圖甲所示，CD和DE單位長(zhǎng)度的電阻均為r₀，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根金屬桿MN，長(zhǎng)度大于L，電阻可忽略不計(jì)�，F(xiàn)MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上勻速滑行。MN在滑行的過(guò)程中始終與CDE接觸良好，并且與C．E所確定的直線平行。

   （1）求MN滑行到C．E兩點(diǎn)時(shí)，C．D兩點(diǎn)電勢(shì)差的大��；

   （2）推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系表達(dá)式；

   （3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中我們學(xué)過(guò)：通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的關(guān)系圖線（v – t 圖）可以求出物體運(yùn)動(dòng)的位移x，如圖乙中物體在0 – t₀時(shí)間內(nèi)的位移在數(shù)值上等于梯形Ov₀P t₀的面積。通過(guò)類比我們可以知道：如果畫(huà)出力與位移的關(guān)系圖線（F—x圖）也可以通過(guò)圖線求出力對(duì)物體所做的功。

請(qǐng)你推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過(guò)程中，MN所受安培力F_安與MN的位移x的關(guān)系表達(dá)式，并用F_安與x的關(guān)系圖線求出MN在CDE上整個(gè)滑行的過(guò)程中，MN和CDE構(gòu)成的回路所產(chǎn)生的焦耳熱。

（20分）如圖所示，接地的空心導(dǎo)體球殼內(nèi)半徑為R，在空腔內(nèi)一直徑上的P₁和P₂處，放置電量分別為q₁和q₂的點(diǎn)電荷，q₁＝q₂＝q，兩點(diǎn)電荷到球心的距離均為a．由靜電感應(yīng)與靜電屏蔽可知：導(dǎo)體空腔內(nèi)表面將出現(xiàn)感應(yīng)電荷分布，感應(yīng)電荷電量等于－2q．空腔內(nèi)部的電場(chǎng)是由q₁、q₂和兩者在空腔內(nèi)表面上的感應(yīng)電荷共同產(chǎn)生的．由于我們尚不知道這些感應(yīng)電荷是怎樣分布的，所以很難用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理直接求得腔內(nèi)的電勢(shì)或場(chǎng)強(qiáng)．但理論上可以證明，感應(yīng)電荷對(duì)腔內(nèi)電場(chǎng)的貢獻(xiàn)，可用假想的位于腔外的（等效）點(diǎn)電荷來(lái)代替（在本題中假想(等效)點(diǎn)電荷應(yīng)為兩個(gè)），只要假想的（等效）點(diǎn)電荷的位置和電量能滿足這樣的條件，即：設(shè)想將整個(gè)導(dǎo)體殼去掉，由q₁在原空腔內(nèi)表面的感應(yīng)電荷的假想（等效）點(diǎn)電荷與q₁共同產(chǎn)生的電場(chǎng)在原空腔內(nèi)表面所在位置處各點(diǎn)的電勢(shì)皆為0；由q₂在原空腔內(nèi)表面的感應(yīng)電荷的假想（等效）點(diǎn)電荷與q₂共同產(chǎn)生的電場(chǎng)在原空腔內(nèi)表面所在位置處各點(diǎn)的電勢(shì)皆為0．這樣確定的假想電荷叫做感應(yīng)電荷的等效電荷，而且這樣確定的等效電荷是唯一的．等效電荷取代感應(yīng)電荷后，可用等效電荷、和q₁、q₂來(lái)計(jì)算原來(lái)導(dǎo)體存在時(shí)空腔內(nèi)部任意點(diǎn)的電勢(shì)或場(chǎng)強(qiáng)。

1．試根據(jù)上述條件，確定假想等效電荷、的位置及電量．

2．求空腔內(nèi)部任意點(diǎn)A的電勢(shì)U_A．已知A點(diǎn)到球心O的距離為r，與的夾角為q 。