Question

如圖1所示，一對足夠長的平行光滑導軌放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.20m，定值電阻阻值R=1.0Ω．有一金屬桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直且接觸良好，金屬桿與軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下．現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力F與時間t的關(guān)系如圖2所示．求：


(1)桿的質(zhì)量m和加速度
(2)在桿從靜止開始運動的20s的時間內(nèi)，通過電阻R的電量．
 

Answer 1

（1）0.1kg ，10m/s²（2）200C

(1)以金屬桿為研究對象，電磁感應(yīng)定律、牛頓運動定律和勻加速運動公式，并結(jié)合閉合電路歐姆定律，有

F–IlB=ma
v=at
∴．
由圖線上取兩點坐標(0s，1N)和(20s，3N)代入方程
解得：a=10m/s²；m=0.1kg
(2)在桿從靜止開始運動的20s的時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有

所以，通過電阻R的電量200C