题目内容
【题目】足够长的两光滑水平导轨间距L＝1．0m，导轨间接有R=2．5Ω的电阻和电压传感器。电阻r＝0．5Ω、质量m＝0．02kg的金属棒ab，在恒力F＝0．5N的作用下沿导轨由静止开始滑动，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B＝1．0T。
（1）请判别通过金属棒ab的电流方向；
（2）写出电压传感器两端的电压U与金属棒ab速度v的关系式；
（3）若F作用2．0m时，金属棒ab已达到最大速度，求这一过程中拉力功率的最大值及金属棒ab产生的焦耳热。
【答案】（1）“b”到“a” （2）
（0<v≤ 1．5m/s）（3）0．75W；0．16J
【解析】
试题分析：（1）右手定则可得 通过金属棒ab的电流方向“b”到“a”
（2）金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv
根据闭合回路的欧姆定律：
（0<v≤ 1．5m/s）
（3）当导体棒达到最大速度时，金属棒的合力为零：F=F安
F安=BIL
E=BLv最大
可以求得v最大 =1．5m/s
P输入=Fv最大
P输入=0．75W
从静止到最大速度的过程，由动能定理得：
W安=Q焦耳=0．9775J
金属棒ab产生的焦耳热为
Qab=0．16J
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