Question

（12分）如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導(dǎo)軌間的距離L=1m，質(zhì)量m=1kg的光滑導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值R=4Ω的電阻相連，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻不計，所在位置有磁感應(yīng)強度為B=2T的勻強磁場，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)在給導(dǎo)體棒施加一個水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2s測量一次導(dǎo)體棒的速度，乙圖是根據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪出導(dǎo)體棒的v-t圖象。設(shè)導(dǎo)軌足夠長，求：

（1）力F的大小；

（2）t =1.2s時，導(dǎo)體棒的加速度；

（3）估算1.6s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。

 

Answer 1

（1）10N （2）3m/s2 （3）48J

【解析】

試題分析：（1）由圖可知，導(dǎo)體棒運動的速度達到10m/s時開始做勻速運動，此時安培力和拉力F大小相等。導(dǎo)體棒勻速運動的速度

勻速運動后導(dǎo)體棒上的電動勢： (1分)

導(dǎo)體棒受的安培力： (2分)

則： (1分)

（2）由圖可知，時間t=1.2s時導(dǎo)體棒的速度

此時導(dǎo)體棒上的電動勢： (1分)

導(dǎo)體棒受的安培力：＝N＝7N (2分)

由牛頓定律得： (1分)

（3）由圖知，到1.6s處，圖線下方小方格的個數(shù)為40個，每個小方格代表的位移為

所以1.6s內(nèi)導(dǎo)體棒的位移 (2分)

拉力F做功 (1分)

由圖知此時導(dǎo)體棒的速度

導(dǎo)體棒動能

根據(jù)能量守恒定律，產(chǎn)生的熱量 (1分)

（說明：格數(shù)為39~42均正確 ，答案范圍46 ~52J ）

考點：安培力 電磁感應(yīng)定律 能量守恒