Question

如圖所示，在相距L＝0.5 m的兩條水平放置的足夠長光滑平行金屬導軌，不計電阻，廣闊的勻強磁場垂直向上穿過導軌平面，磁感應(yīng)強度B＝1 T，垂直導軌放置兩金屬棒ab和cd，電阻r均為1 Ω，質(zhì)量m都是0.1 kg，兩金屬棒與金屬導軌接觸良好．從0時刻起，用一水平向右的拉力F的以恒定功率P＝2 W作用在ab棒上，使ab棒從靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后，回路達到穩(wěn)定狀態(tài)．求：

(1)若將cd固定不動，達到穩(wěn)定時回路abcd中的電流方向如何？此時ab棒穩(wěn)定速度為多大？

(2)當t＝2.2 s時ab棒已達到穩(wěn)定速度，求此過程中cd棒產(chǎn)生的熱量Q？

(3)若讓cd棒也能在軌道上自由滑動，并將拉力改成恒力F₀，發(fā)現(xiàn)t₀時刻后回路剛好達到穩(wěn)定，請在下圖中定性畫出ab、cd兩棒的速度－時間圖象．

Answer 1

答案：
解析：

(1)電流方向為a→b→c→d→a，(1分，意思相同同樣得分) 　　當穩(wěn)定時，F(xiàn)＝FA，(1分) 　　FA＝BIL，I＝BLv/R總，P＝Fv，R總＝2r(1分) 　　(1分) 　　v＝4(m/s)(1分) 　　(若沒有v的表達式直接求得v＝4(m/s)也得2分，錯誤則扣2分．) 　　(2)由總(1分) 　　可得Q總＝3.6(J)(1分) 　　因為兩棒電阻一樣，通過電流又時刻相同，所以產(chǎn)生熱量一樣， 　　Q＝Qcd＝Q總/2＝1.8(J)(1分) 　　(若直接列式求得Qcd＝1.8(J)同樣得3分．本小題中最后答案有單位寫錯或漏寫扣1分．) 　　(3)如圖 　　答(2分)要求能體現(xiàn)： 　�、賢0后是兩條平行的傾斜直線，(即加速度恒定且不為零) 　　②兩棒速度均增加，但ab加速度逐漸減小，cd加速度逐漸增加． 　　(說明：能同時體現(xiàn)以上兩點得2分，否則得0分．)