Question

【题目】如图所示，水平面上固定不计电阻的光滑金属导轨MN、PQ，间距L=0.5m。两金属棒ab、cd垂直导轨放置，与导轨接触良好，两棒的质量均为m=0.1kg，cd棒电阻R=3Ω，ab棒电阻r=1Ω，两棒与导轨间的动摩擦因数均为0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处于磁感应强度B=2.0T、方向竖直向下的匀强磁场中。棒ab在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，当ab棒运动位移x=1m时达到最大速度，此时cd棒刚好开始运动，求：

(1)ab棒由静止到最大速度的过程中通过ab棒的电荷量q；

(2)恒力F的大小；

(3)ab棒由静止到最大速度的过程中回路产生的焦耳热Q。

Answer 1

【答案】(1) 0.25C ；(2) 1N ；(3)0.3J

【解析】

(1)电荷量为

联立解得

(2)棒ab达到最大速度时，所受和合外力为0，对ab

对cd

联立解得

(3)棒ab达到最大速度时，，根据闭合电路欧姆定律可知

由

根据能量守恒定律

解得