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，磁感應強度B＝0.4T.現使ab 以v₀＝10m/s 的速度向右做勻速運動.

（1）使ab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）0.1N（2）（3）37.5J

解析試題分析：（1）以桿為研究對象，當它勻速運動時，外力等于安培力：


解得：
（2）由牛頓第二定律得：

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

據回路電阻上能量消耗的關系可以得出在電阻R上消耗的焦耳熱
Q_R=37.5J
考點：此題考查了法拉第電磁感應定律和牛頓定律及能量守恒定律等知識點。