Question

（09年南昌市模擬）（10分）如圖所示，MN、PQ是兩條水平放置彼此平行的金屬導軌，勻強磁場的磁感線垂直導軌平面．導軌左端接阻值R＝1.5的電阻，電阻兩端并聯一電壓表，垂直導軌跨接一金屬桿ab，ab的質量m=0.1kg，電阻r=0.5. ab與導軌間動摩擦因數μ=0.5，導軌電阻不計，現用F = 0.7N的恒力水平向右拉ab，使之從靜止開始運動，經時間t=2s后，ab開始做勻速運動，此時電壓表示數U=0.3V．重力加速度g = 10m/s²．求：

（1）ab勻速運動時，外力F的功率．

（2）ab桿加速過程中，通過R的電量．

（3）ab桿加速運動的距離．

Answer 1

解析：（1）設導軌間距為L，磁感應強度為B，ab桿勻速運動的速度為v，電流為I此時ab桿受力如圖所示：由平衡條件得：F=μmg＋ILB    1分

   

由歐姆定律得：              1分

 

解得：               1分

 

F的功率：     1分

 

（2）設ab加速時間為t，加速過程的平均感應電流為，    

由動量定理得：

 

         2分

 

解得：          1分

 

（3）設加速運動距離為S，由法拉第電磁感應定律得

 

              1分

 

解得      1分