Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導軌位于水平面上，相距L=1m，左端與一阻值R=2Ω的電阻相連。整個系統置于勻強磁場中，磁感應強度大小為B=1T，方向豎直向下。一質量為m=1kg、電阻為r=1Ω的導體棒置于導軌上，在水平外力作用下沿導軌勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導軌垂直并接觸良好。已知電阻R消耗的功率為P=8W，導體棒與導軌間的動摩擦因數為μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，導軌的電阻可忽略。求：

(1)導體棒勻速運動的速率v；

(2)水平外力F的大小；

(3)若撤去水平外力F后，導體棒沿導軌運動s=1.5m停下來，則這一過程中電阻R產生的焦耳熱是多少？

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)根據電阻消耗的功率可知回路中的電流

根據閉合電路歐姆定律可知電動勢

導體切割磁感線根據可知導體棒的速率為

(2)導體棒做勻速直線運動，根據平衡條件可知外力

(3)從撤去外力到導體棒停下，根據動能定理

解得回路中產生的總焦耳熱為

則電阻上產生的焦耳熱為