(1)设导体棒在磁场中做匀速直线运动时的速度为v 0,某时刻导体棒在回路中的长度为l,则此时感应电动势
此时回路的电阻
回路中的感应电流
①
因为B、v 0和r 0均为不变量,所以感应电流I为不变量
(2)释放导体棒后,在未进入磁场的过程中,导体棒和弹簧组成的系统机械能守恒,则有
②
导体棒在磁场中做匀速直线运动的过程中,设某时刻导体棒距O的距离为x,根据牛顿第二定律有
③
由①②③解得
④
⑤
(3)导体棒过O点后与弹簧脱离,在停止运动前做减速运动。设某时刻导体棒距O点的距离为x,导体棒在回路中的长度为l,加速度为a,速度为v,回路中的电流强度为I,根据牛顿第二定律有
又因为
所以
⑥
取一段很短的时间,导体棒在回路中的长度为l、加速度为a和速度为v,l、a和v可认为不变。设在这段时间内导体棒速度的变化量大小为
,回路所围面积的变化量为
。将⑥式左右两边同时乘以
,可得
则导体棒从O点开始运动到静止的过程可表示为
即
所以
设导体棒最终静止的位置距O点的距离为x 0,则
⑦
由⑤⑦式可解得