Question

（本題14分） 如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=1m，左端接有阻值R=0.4Ω的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=3m/s²的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x=6m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)。已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q₁：Q₂=2:1，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，求：
（1）棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電荷量q
（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q₂
（3）外力做的功W_F

Answer 1

（1）0.6C；（2）1.8J；（3）5.4J；

試題分析：（1）棒在勻加速運(yùn)動(dòng)中
平均電動(dòng)勢(shì)，則
通過電阻R的電荷量           
棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程， , 則                
從撤去外力到棒最終停下來(lái)過程，由動(dòng)能定理得：則                   
撤去外力后回路中產(chǎn)生的熱量         
依題意得                   
外力做的功