Question

【題目】如圖所示，P、Q為固定在水平面內(nèi)的兩根行長直導(dǎo)軌，間距d=2m，整個(gè)導(dǎo)軌所在不平處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。一根質(zhì)量m=1kg、電阻R=2的導(dǎo)體棒ef垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒ef與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4。質(zhì)量m=0.2kg的正方形金屬框abcd的邊長L=1m,每邊電阻均為r=4，用輕繩懸掛在豎直平面內(nèi)，其中a邊水平，金屬框a、b兩點(diǎn)通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，金屬框的上半部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、方向垂直于框面向里的勻強(qiáng)磁場中，下半部分處在大小也為B=1T、方向垂直于框面向外的勻強(qiáng)磁場中，不計(jì)其余電阻和導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力。現(xiàn)給導(dǎo)體棒ef一水平向左的初速度，此時(shí)懸掛金屬框的輕繩的拉力大小為T=1N，經(jīng)時(shí)間f=1s導(dǎo)體棒ef停止運(yùn)動(dòng)，取g=10m/s2，求：

(1)導(dǎo)體棒ef獲得的初速度v0的大小；

(2)t=1s內(nèi)導(dǎo)體棒ef向左運(yùn)動(dòng)的距離

(3)t=1s內(nèi)導(dǎo)體棒ef中產(chǎn)生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

（1）導(dǎo)體棒獲得初速度瞬間，設(shè)邊中電流為，邊中電流為，由平衡條件得

三邊電阻串聯(lián)后再與邊電阻并聯(lián)

則由

設(shè)總電流為，由閉合電路歐姆定律得

電流為

聯(lián)立解得

（2）在時(shí)間內(nèi)，對(duì)導(dǎo)體棒應(yīng)用動(dòng)量定理有

由法拉第電磁感應(yīng)定律得

由閉合電路歐姆定律得

聯(lián)立解得

（3）由能量守恒定律得

導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱為

聯(lián)立解得