Question

【題目】如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌、固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量、電阻的金屬桿，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下。用一外力沿水平方向拉金屬桿，使之由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將兩端的電壓即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。

（1）計(jì)算加速度的大小；

（2）求第末外力的瞬時(shí)功率；

（3）如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿所做的功，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）根據(jù)

結(jié)合圖乙所示數(shù)據(jù)，解得：a=1m/s2。

（2）由圖象可知在2s末，電阻R兩端電壓為0.2V

通過(guò)金屬桿的電流

金屬桿受安培力

設(shè)2s末外力大小為F2，由牛頓第二定律， ，

故2s末時(shí)F的瞬時(shí)功率

（3）設(shè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律，

電阻R與金屬桿的電阻r串聯(lián)，產(chǎn)生焦耳熱與電阻成正比

金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱

解得： 。