Question

如圖甲，相距為L(zhǎng)=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(chǎng)中，OO^’為磁場(chǎng)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(jì)。在距OO^’ 為L(zhǎng)=1m處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m=1kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab。

若ab桿在水平向右的恒力F作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，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(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的電熱Q₁是多少？

（3）ab桿在離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間的加速度為多少？

 

Answer 1

解:（1）ab桿在位移L到3L的過(guò)程中，由動(dòng)能定理

　　　　　　　　　F(3L－L)＝　　(2分)

解得=3N              (2分)

（2）ab桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)L過(guò)程中，恒力F做的功等于ab桿增加的動(dòng)能和回路產(chǎn)生的電能

　　　　　　　　　FL＝　　　　　(2分)

解得　　=1J　　　　　(1分)

(3) ab桿在離開(kāi)磁場(chǎng)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