Question

【題目】如圖甲所示，足夠長的兩金屬導軌MN、PQ水平平行固定，兩導軌電阻不計，且處在豎直向上的磁場中，完全相同的導體棒a、b垂直放置在導軌上，并與導軌接觸良好，兩導體棒的電阻均為R=0.5Ω,且長度剛好等于兩導軌間距L,兩導體棒的間距也為L,開始時磁場的磁感應強度按圖乙所示的規律變化，當t=0.8s時導體棒剛好要滑動。已知L=1m,滑動摩擦力等于最大靜摩擦力。求：

（1）每根導體棒與導軌間的滑動摩擦力的大小及0.8s內整個回路中產生的焦耳熱；

（2）若保持磁場的磁感應強度B=0.5T不變，用如圖丙所示的水平向右的力F拉導體棒b,剛開始一段時間內b做勻加速直線運動，一根導體棒的質量為多少?

（3）在（2）問條件下a導體棒經過多長時問開始滑動?

Answer 1

【答案】（1）0.2J（2）m=0.5kg（3）2s

【解析】（1）開始時磁場的磁感應強度按圖乙所示變化，

則回路中電動勢

電路中的電流

當時

回路中產生的焦耳熱

（2）磁場的磁感應強度保持B=0.5T不變，在a運動之前，對b棒施加如圖丙所示的水平向右的拉力，根據牛頓第二定律，即

得，

求得，導棒的質量

（3）當導棒a剛好要滑動時， ，求得，此時b運動的時間