Question

如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，一勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P間連接阻值為R=0.40Ω的電阻，質量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω的金屬棒ab緊貼在導軌上．現使金屬棒ab由靜止開始下滑，其下滑距離與時間的關系如下表所示，導軌電阻不計，重力加速度g取l0m/s²．試求

時間t（s）		0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
下滑距離s（m）		0.1	0.3	0.7	1.4	2.1	2.8	3.5

（1）當t=0.7s時，重力對金屬棒qb做功的功率；
（2）金屬棒ab在開始運動的0.7s內，電阻R上產生的熱量；
（3）從開始運動到t=0.4s的時間內，通過金屬棒ab的電量．

Answer 1

【答案】分析：從下滑的距離與時間的關系中找到棒的運動情況和速度，再由功率的表達式來計算0.7s時的瞬時功率；棒在下滑過程中，有重力和安培力做功，根據動能定理求得安培力做功，再去求得產生的熱量．根據金屬棒處于平衡狀態下，求出磁感應強度與長度的乘積，從而算出在0.4s的時間內，通過金屬棒ab的電量．
解答：解：（1）由表格中數據可知：金屬棒先做加速度減小的加速運動，最后以7m/s勻速下落
      P_G=mgv=0.01×10×7=0.7W     
（2）根據動能定理：W_G+W_安=mv_t²-mv²
W_安=mv_t²-mv²-mgh=×0.01×7²-0.01×10×3.5=-0.105J 
Q_R=E_電=×0.105=0.06 J    
（3）當金屬棒勻速下落時，G=F_安
則有mg=BIL= 
解得：BL==0.1
電量q=It===0.2C 
答：（1）當t=0.7s時，重力對金屬棒qb做功的功率為0.7W；
（2）金屬棒ab在開始運動的0.7s內，電阻R上產生的熱量0.06J；
（3）從開始運動到t=0.4s的時間內，通過金屬棒ab的電量0.2C．
點評：電磁感應中導體切割引起的感應電動勢在考試中涉及較多，應明確受力分析、功能關系等的靈活應用，注意表格中物理量數據的處理分析．