Question

【題目】如圖，粗糙，水平，足夠長(zhǎng)的無(wú)電阻的一對(duì)平行導(dǎo)軌左側(cè)固定一定值電阻R=4Ω，導(dǎo)軌間距為d=0.5m，一根長(zhǎng)度也為d，電阻為r=1Ω，質(zhì)量m=0.2kg的導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌垂直放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3，豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)左邊界正好與桿所在直線平齊，右邊界足夠遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，現(xiàn)給桿一個(gè)與導(dǎo)軌平行向右的初速度 ，同時(shí)對(duì)桿施加一個(gè)平行于導(dǎo)軌且垂直于桿的變化外力（圖中未畫出），使桿做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為 ，加速度方向向左，取 ，求：

（1）當(dāng)桿剛好進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間，R上的瞬時(shí)電功率；

（2）當(dāng)桿上電流大小為其最大值的一半時(shí)，所施加的外力；

Answer 1

【答案】（1）

（2）當(dāng)桿向右時(shí)，外力向右為0.25N，當(dāng)桿向左時(shí)，外力向左為1.05N

【解析】（1）當(dāng)桿剛好進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間，由電磁感應(yīng)定律知：

，

由閉合電路歐姆定律知： ，

則功率：

（2）若，逆時(shí)針，則，向左

此時(shí)，桿向右行，摩擦力，向左

，向右

若，順時(shí)針，則，向右

此時(shí)，桿向左行，摩擦力，向右

，向左

綜上所述本題答案是：（1）

（2）當(dāng)桿向右時(shí)，外力向右為0.25N，當(dāng)桿向左時(shí)，外力向左為1.05N