Question

【題目】如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑無限長金屬導(dǎo)軌間距為L=1m，質(zhì)量m=1kg，電阻r=1Ω的光滑導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值為R=3Ω的電阻相連，其余電阻不計(jì)。兩導(dǎo)軌間有方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)給導(dǎo)體棒施加一水平向右的恒定拉力F，并測出速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。

(1)求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中流過R電流的最大值；

(2)求t=1.6s時(shí)導(dǎo)體棒的加速度的大小；

(3)若導(dǎo)體棒在開始運(yùn)動(dòng)的1.6s內(nèi)位移為x=8m，求這段時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量大小。

Answer 1

【答案】(1)5A；(2)；(3)

【解析】

(1)從速度時(shí)間圖象可以看出，導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的最大速度為

由

可得

代入數(shù)據(jù)解得

(2)由牛頓第二定律可得

當(dāng)導(dǎo)體棒速度最大勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒合外力為零，所以

依圖得，當(dāng)時(shí)，導(dǎo)體棒速度

此時(shí)

因此

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得

(3)由能量守恒定律可知

解得

因回路電流相同，則有

解得