Question

【題目】如圖所示，MN、PQ是兩條水平放置彼此平行的金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直導(dǎo)軌平面導(dǎo)軌左端接阻值的電阻，電阻兩端并聯(lián)一電壓表，垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿ab，ab的質(zhì)量，電阻與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，現(xiàn)用的恒力水平向右拉ab，使之從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間后，ab開始做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電壓表示數(shù)重力加速度求：

勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F的功率．

桿加速過程中，通過R的電量．

桿加速運(yùn)動(dòng)的距離．

Answer 1

【答案】．．．

【解析】

金屬桿在水平恒定拉力的作用下，切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，回路中出現(xiàn)電流，導(dǎo)致金屬桿受到安培力當(dāng)安培力、滑動(dòng)摩擦力與拉力相等時(shí)，金屬桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)由此時(shí)的電壓表的讀數(shù)可算出金屬桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，則可以求出金屬桿的運(yùn)動(dòng)速度，最后算出外力的功率；由動(dòng)量定理求得通過R的電量；由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律求出ab桿加速運(yùn)動(dòng)的距離。

（1）設(shè)導(dǎo)軌間距為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，電流為I，此時(shí)ab桿受力如圖所示：

由平衡條件得：
由歐姆定律得：

解得：
F的功率：

（2）設(shè)ab加速時(shí)間為t，加速過程的平均感應(yīng)電流為，

由動(dòng)量定理得：
解得：

（3）設(shè)加速運(yùn)動(dòng)距離為s，由法拉第電磁感應(yīng)定律得
又

聯(lián)立解得