Question

如圖甲所示，一對(duì)足夠長(zhǎng)的平行粗糙導(dǎo)軌固定在水平面上，兩導(dǎo)軌間距l=1m，左端之間用R=3Ω的電阻連接，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。一根質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體桿靜止置于兩導(dǎo)軌上，并一兩導(dǎo)軌垂直。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上�，F(xiàn)用水平向右的拉力F拉導(dǎo)體桿，拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，導(dǎo)體桿恰好做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在0~2s內(nèi)拉力F所做的功為W=J，重力加速度g=10m/s²。求：

(1)導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；

(2)在0~2s內(nèi)通過(guò)電阻R的電量q；

(3) 在0~2s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱電量Q。

Answer 1

由圖象可知：F=3+2t N                                  （1分）

由于物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a為常數(shù)，比較兩式可得：

a=2m/s²，=0.4                                      （2分）

⑵在F作用的時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體桿的位移為m        （1分）

在時(shí)間t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

平均電流為

通過(guò)的電荷量                              （2分）

代入數(shù)得q=4C                                     （1分）

⑶t=2s時(shí)刻，導(dǎo)體桿的速度v=at=4 m/s。                   （1分）

在力F的作用過(guò)程中，設(shè)電路中產(chǎn)生的總熱量為Q′。由動(dòng)能定理可知

                               （2分）

代入數(shù)字可得J                                 （1分）

由串聯(lián)電路的知識(shí)可知J                      （2分）

【考點(diǎn)定位】對(duì)基本概念--感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的瞬時(shí)值與平均值的理解；會(huì)分析安培力、牛頓第二定律與動(dòng)能定理及圖像的結(jié)合等綜合問(wèn)題。