【題目】如圖甲所示,MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導軌,導軌間距L為0.5 m,導軌左端連接一個阻值為2 Ω的定值電阻R,將一根質(zhì)量為0.2 kg的金屬棒cd垂直放置在導軌上,且與導軌接觸良好,金屬棒cd的電阻r=2 Ω,導軌電阻不計,整個裝置處于垂直導軌平面向下的勻強磁場中,磁感應強度為B=2 T.若棒以1 m/s的初速度向右運動,同時對棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒為4 W,從此時開始計時,經(jīng)過2 s金屬棒的速度穩(wěn)定不變,圖乙為安培力與時間的關系圖象.試求:

(1)金屬棒的最大速度;

(2)金屬棒速度為3 m/s時的加速度;

(3)求從開始計時起2 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的電熱.

【答案】(1)4 m/s (2) m/s2 (3)3.25 J

【解析】

試題分析:(1)金屬棒的速度最大時,所受合外力為零,即BIL=F而P=F·vm,I=

解出vm m/s=4 m/s.

(2)速度為3 m/s時,感應電動勢

E=BLv=2×0.5×3 V=3 V

電流I=,安培力F=BIL

金屬棒受到的拉力F= N

由牛頓第二定律得F-F=ma

解得a= m/s2 m/s2

(3)在此過程中,由動能定理得

Pt+Wmvmv

W=-6.5 J

QR=3.25 J

練習冊系列答案
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