题目内容
(11分)如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L="0.5" m,左端接有阻值为R="0.8" Ω的电阻,处在方向竖直向下,磁感应强度为B="1" T的匀强磁场中,质量为m=0.1kg的导体棒与固定弹簧相连,导体棒的电阻为r="0.2" Ω,导轨的电阻可忽略不计.
初时刻,弹簧恰好处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0="4" m/s .导体棒第一次速度为零时,弹簧的弹性势能Ep="0.5" J.导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触.求:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241535095344043.png)
(1)初始时刻导体棒受到的安培力的大小和方向;
(2)导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q .
初时刻,弹簧恰好处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0="4" m/s .导体棒第一次速度为零时,弹簧的弹性势能Ep="0.5" J.导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触.求:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241535095344043.png)
(1)初始时刻导体棒受到的安培力的大小和方向;
(2)导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q .
(1)
水平向左(2)0.24J
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241535097051123.png)
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![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510080877.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241535102981751.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510485624.png)
试题分析:(1)初始时刻棒中感应电动势为:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510548661.png)
棒中感应电流:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510657690.png)
作用于棒上的安培力为:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510735604.png)
联立可得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241535097051123.png)
安培力方向:水平向左 …………….1分
(2)此过程,对杆用功能关系可得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824153510938168.png)
联立可得:
点评:难度中等,导体棒的切割导致电流的产生,从而受到安培力的作用,在整个过程中,克服安培力做了多少功就有多少能量转化为电能,根据两电阻的串联关系得到电能的分配
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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