Question

如圖甲，相距為L=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌一部分處在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中，OO^’為磁場右邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T，導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R=4，導(dǎo)軌電阻忽略不計。在距OO^’ 為L=1m處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m=1kg、電阻不計的金屬桿ab。

若ab桿在水平向右的恒力F作用下由靜止開始向右運動，其速度－位移的關(guān)系圖象如圖乙所示(圖中坐標(biāo)值均為已知量)，求

（1）恒力F大小是多少？

（2）在此過程中電阻R上產(chǎn)生的電熱Q₁是多少？

（3）ab桿在離開磁場前瞬間的加速度為多少？

 

Answer 1

【答案】

解:（1）ab桿在位移L到3L的過程中，由動能定理

　　　　　　　　　F(3L－L)＝　　(2分)

解得=3N               (2分)

（2）ab桿在磁場中運動L過程中，恒力F做的功等于ab桿增加的動能和回路產(chǎn)生的電能

　　　　　　　　　FL＝　　　　　(2分)

解得　　=1J　　　　　(1分)

(3) ab桿在離開磁場前瞬間，水平方向上受安培力F_安和外力F作用，加速度a，

　　　(1分)　　　　　

       (1分)

       (1分)

得                 

　　　　　　　　                   (1分)

 解得　　　　　=1m/s²　　　

【解析】略