Question

如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的光滑平行金屬導軌MN 和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R=3.0Ω 的定值電阻，導體棒ab長l=0.5m，質(zhì)量m=1kg，其電阻為r=1.0Ω，與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.4T.現(xiàn)使ab 以v0=10m/s 的速度向右做勻速運動.

（1）使a、ｂ棒向右勻速的拉力F為多少？

（2）若撤掉拉力F，當導體棒速度v＝5m/s 時，試求導體棒的加速度大小為多少？

（3）試求從撤掉拉力F后，直至導體棒ab停止的過程中，在電阻R上消耗的焦耳熱。

 

Answer 1

（1）；（2）；（3）37.5J

【解析】

試題分析: （1）以桿為研究對象，受力分析如圖所示：

，解得：

（2）由牛頓第二定律得：

又：

解得：

（3）根據(jù)功能原理知，導體棒動能的減少轉(zhuǎn)化為全電路電阻消耗的電能，即：

據(jù)回路電阻上能量消耗的關(guān)系可以得出在電阻R上消耗的焦耳熱

QR=37.5J

考點： 導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化．