Question

如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ處于同一水平面內(nèi)，相距L=0.5m，導(dǎo)軌的左端用R=3Ω的電阻相連，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌上跨接一電阻r=1Ω的金屬桿ab，質(zhì)量m=0.2kg，整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，現(xiàn)對(duì)桿施加水平向右的拉力F=2N，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，求：

（1）桿能達(dá)到的最大速度多大？最大加速度為多大？

（2）桿的速度達(dá)到最大時(shí)，a、b兩端電壓多大？此時(shí)拉力的瞬時(shí)功率多大？

（3）若已知桿從靜止開始運(yùn)動(dòng)至最大速度的過程中，R上總共產(chǎn)生了10.2J的電熱，則此過程中拉力F做的功是多大？此過程持續(xù)時(shí)間多長(zhǎng)？

（4）若桿達(dá)到最大速度后撤去拉力，則此后R上共產(chǎn)生多少熱能？其向前沖過的距離會(huì)有多大？

Answer 1

(1)由題意得:       

    

 V=8m/s

 

(2)      

 

(3)     

代入得:     

  

   代入得:   t=2.05s 

 (4)    

代入得:    

        

代入得: