Question

【題目】如圖所示，水平面上固定不計電阻的光滑金屬導軌MN、PQ，間距L=0.5m。兩金屬棒ab、cd垂直導軌放置，與導軌接觸良好，兩棒的質量均為m=0.1kg，cd棒電阻R=3Ω，ab棒電阻r=1Ω，兩棒與導軌間的動摩擦因數均為0.5，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。整個裝置處于磁感應強度B=2.0T、方向豎直向下的勻強磁場中。棒ab在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運動，當ab棒運動位移x=1m時達到最大速度，此時cd棒剛好開始運動，求：

(1)恒力F的大小；

(2)ab棒由靜止到最大速度的過程中通過ab棒的電荷量q；

(3)ab棒由靜止到最大速度的過程中回路產生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1)1N；(2)0.25C；(3)0.3J

【解析】

(1)棒ab達到最大速度時，所受合外力為0，所以對ab

對cd

解得

(2)電荷量為

解得

(3)棒ab達到最大速度時，根據閉合電路歐姆定律可知

又

根據能量守恒定律

解得