Question

【題目】如圖甲所示，兩根間距L=1.0m，電阻不計的足夠長平行金屬導軌MN、PQ水平放置，一端與阻值R=3.0 Ω 的電阻相連，質量m=0.5kg、電阻為r=1.0 Ω 的導體棒ab在恒定外力F作用下由靜止開始運動，己知導體棒與兩根導軌間的滑動摩擦因數為 μ=0.2，整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場B中，導體棒運動過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示（己知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2）。求：

（1）恒定外力F的大小；

（2）勻強磁場的磁感應強度B；

（3）若ab棒由靜止開始運動距離為x=6m時，速度己達v=4m/s，求此過程中電阻R上產生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1)5N(2)2.0T(3)12J

【解析】

(1)由圖可知：導體棒開始運動時加速度，初速度v0=0，導體棒中無電流，由牛頓第二定律知

(2)由圖可知：當導體棒的加速度a=0時，開始以v=4m/s做勻速運動，則有

其中

，

聯立解得

(3)由功能關系可知

R上產生的熱量為

聯立解得