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(dǎo)軌MN 和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M 和P 之間接有阻值為R＝3.0Ω 的定值電阻，導(dǎo)體棒ab 長l＝0.5m,質(zhì)量m=1kg，其電阻為r＝1.0Ω，與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T.現(xiàn)使ab 以v₀＝10m/s 的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng).

（1）使ab棒向右勻速的拉力F 為多少？

（2）若撤掉拉力F，當(dāng)導(dǎo)體棒速度v＝5m/s 時(shí)，試求導(dǎo)體棒的加速度大小為多少？

（3）試求從撤掉拉力F 后，直至導(dǎo)體棒ab 停止的過程中，在電阻R 上消耗的焦耳熱。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.1N（2）（3）37.5J

【解析】

試題分析：（1）以桿為研究對(duì)象，當(dāng)它勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力等于安培力：

解得：

（2）由牛頓第二定律得：

又：

解得：

（3）根據(jù)功能原理知，導(dǎo)體棒動(dòng)能的減少轉(zhuǎn)化為全電路電阻消耗的電能，即：

據(jù)回路電阻上能量消耗的關(guān)系可以得出在電阻R上消耗的焦耳熱

Q_R=37.5J

考點(diǎn)：此題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律和牛頓定律及能量守恒定律等知識(shí)點(diǎn)。