Question

【題目】如圖甲所示，兩根間距L=1.0m，電阻不計的足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，一端與阻值R=3.0 Ω 的電阻相連，質(zhì)量m=0.5kg、電阻為r=1.0 Ω 的導(dǎo)體棒ab在恒定外力F作用下由靜止開始運動，己知導(dǎo)體棒與兩根導(dǎo)軌間的滑動摩擦因數(shù)為 μ=0.2，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場B中，導(dǎo)體棒運動過程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示（己知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2）。求：

（1）恒定外力F的大小；

（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B；

（3）若ab棒由靜止開始運動距離為x=6m時，速度己達v=4m/s，求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1)5N(2)2.0T(3)12J

【解析】

(1)由圖可知：導(dǎo)體棒開始運動時加速度，初速度v0=0，導(dǎo)體棒中無電流，由牛頓第二定律知

(2)由圖可知：當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度a=0時，開始以v=4m/s做勻速運動，則有

其中

，

聯(lián)立解得

(3)由功能關(guān)系可知

R上產(chǎn)生的熱量為

聯(lián)立解得