Question

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=1Ω。導(dǎo)軌上放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.5Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下�，F(xiàn)用一與導(dǎo)軌平面平行且與ab垂直的外力F拉金屬桿ab，使之由靜止開始向右運動，將R兩端的電壓U輸入示波器，獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

（1）求金屬桿的加速度大小

（2）求第2s末F的瞬時功率

（3）F作用到2s時撤去，求撤去F后定值電阻R上產(chǎn)生焦耳熱的最大值

Answer 1

（1）1.5 m/s²（2）0. 51W　（3）Q＝0.3J

解析:

（1）由圖乙知：U＝Kt＝0.1t    　 　　　　　　　�、�

通過R中的電流強度I＝＝0.1t        　　　　　　　�、�

由閉合電路歐姆定律E＝I(R+r)＝0.15t     　　　　　　　　③

ab切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E＝BLv   

得v＝1.5t   　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　�、�

 　因速度v與時間成正比，故導(dǎo)體棒作勻加速運動，設(shè)加速度為 a，則

v＝a t　　a＝1.5 m/s²                　　　　　　　　 ⑤

（2）由牛頓運動定律F＝BIL+ ma＝+ ma＝0.01t+0.15　⑥

當(dāng)t＝2s時，F＝0.17N，v＝3m/s

由P＝Fv＝0. 51W　　　　　　　　　　　　　　　　　�、�

（3）撤去F后，導(dǎo)體棒作減速運動。導(dǎo)體棒的動能轉(zhuǎn)化為電路中電阻上的焦耳熱，則定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱的最大值為

Q＝×mv²     　　　　　�、�

Q＝0.3J                     　　　�、�

第①～⑤及⑨每式2分，第⑥～⑧式每式3分，運用其它方法得出正確結(jié)論，參照給分。