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軌ab、cd水平放置，一端與阻值R=2.0Ω的電阻相連．質量m=0.2kg的導體棒ef在恒定外力F作用下由靜止開始運動，已知導體棒與兩根導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力均為f=1.0N，導體棒電阻為r=1.0Ω，整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場B中，導體棒運動過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示（取g=10m/s2）．求：

（1）當導體棒速度為v時，棒所受安培力F安的大小（用題中字母表示）．

（2）磁場的磁感應強度B．

（3）若ef棒由靜止開始運動距離為S=6.9m時，速度已達v′=3m/s．求此過程中產生的焦耳熱Q．

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

(1)當導體棒速度為v時,導體棒上的電動勢為E,電路中的電流為I.
由法拉第電磁感應定律
由歐姆定律
導體棒所受安培力
聯合解得:
(2)由圖可以知道:導體棒開始運動時加速度 ,初速度 ,導體棒中無電流.
由牛頓第二定律知
計算得出:
由圖可以知道:當導體棒的加速度a=0時,開始以 做勻速運動
此時有:
解得:

(3)設ef棒此過程中,產生的熱量為Q,
由功能關系知 :
帶入數據計算得出

故本題答案是：（1）；（2）；（3）