Question

【題目】如圖所示，兩根固定在水平面上的光滑平行金屬導軌MN和PQ，一端接有阻值為R的電阻，處于方向豎直向下的勻強磁場中。在導軌上垂直導軌跨放質量為m的金屬直桿，金屬桿的電阻為r，金屬桿與導軌接觸良好、導軌足夠長且電阻不計。金屬桿在垂直于桿的水平恒力F作用下向右勻速運動時，電阻R上消耗的電功率為P，從某一時刻開始撤去水平恒力F去水平力后：

(1)當電阻R上消耗的功率為P/4時，金屬桿的加速度大小和方向。

(2)電阻R上產生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1），．方向水平向左 （2）

【解析】

試題分析：（1）撤去F之前，設通過電阻R的電流為I，則金屬桿受到的安培力大小F安=BIL=F．

撤去F之后，由P=I2R知，當電阻R上消耗的電功率為P/4時，通過R的電流I'=I/2，

金屬桿受到的安培力F’安=BI'L=F/2，方向水平向左，

由牛頓第二定律得，．方向水平向左

（2）撤去F后，金屬桿在與速度方向相反的安培力作用下，做減速運動直到停下。設勻速運動時金屬桿的速度為v，則I2(R+r)=Fv，又P=I2R，

解得

由能量守恒可得，撤去F后，整個電路產生的熱量

則電阻R上產生的焦耳熱