Question

【題目】如圖所示，兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，其末端連接等寬的四分之一圓弧導(dǎo)軌，圓弧半徑r=0.41m，導(dǎo)軌的間距為L=0.5m，導(dǎo)軌的電阻與摩擦均不計(jì)．在導(dǎo)軌的頂端接有阻值為R1=1.5Ω的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T．現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、電阻R2=0.5Ω、質(zhì)量m=1.0kg的金屬棒.金屬棒在水平拉力F作用下，從圖中位置ef由靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng)，在t=0時(shí)刻，F0=1.5N，經(jīng)2.0s運(yùn)動(dòng)到cd時(shí)撤去拉力，棒剛好能沖到最高點(diǎn)ab，(重力加速度g=10m/s2)．求：

（1）金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度；

（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)到cd時(shí)電壓表的讀數(shù)；

（3）金屬棒從cd 運(yùn)動(dòng)到ab過(guò)程中電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱.

Answer 1

【答案】（1）1.5m/s2（2）2.25V（3）0.3J

【解析】（1）剛開(kāi)始拉金屬棒時(shí)，據(jù)牛頓第二定律得：F0=ma

帶入數(shù)據(jù)解得：a=1.5m/s2

（2）t=2s時(shí)，金屬棒的速度v=at=3m/s

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLv
電壓表讀數(shù)：
解得：U=2.25V

（3）金屬棒從cd位置運(yùn)動(dòng)到ab位置，由動(dòng)能定理：

回路中產(chǎn)生的總焦耳熱：Q=W克安

電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱：

帶入數(shù)據(jù)解得：Q1=0.3J