Question

【題目】如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面的夾角，導軌電阻不計，整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場中。長為L的金屬棒垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質量m、電阻為R。兩金屬導軌的上端連接一個電阻,其阻值也為R。現閉合開關K ，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導軌平面向上的、大小為F＝2mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，若金屬棒上滑距離為s時速度恰達到最大，最大速度vm。（重力加速度為g， sin37°=0．6,cos37°=0．8）求：

（1）求金屬棒剛開始運動時加速度大小；

（2）求金屬棒由靜止開始上滑2s的過程中，金屬棒上產生的電熱Q1

Answer 1

【答案】（1）1．4g；（2）

【解析】

試題分析：（1）據題意，金屬棒剛開始運動時，對金屬棒進行受力分析，受到重力G、支持力N、拉力F，根據牛頓第二定律有：

（2）金屬棒從靜止開始運動到2s過程中，拉力做正功、重力做負功、安培力做負功，據動能定理可得：

安培力所做的功完全轉化為電熱，則有：

由于電熱與電阻成正比，則金屬棒上產生熱量為：