题目内容

【题目】如图所示,阻值不计的足够长的光滑平行金属导轨水平放置,导轨左侧接一阻值R=0.4Ω的电阻,一质量m=1kg、电阻r=0.2Ω的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。现对棒施加平彳于导轨的作用力F=0.6v+0.3N)(v为棒运动速度),棒由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大。试回答以下问题:

1)分析并说明该棒在磁场中做何种性质的运动;

2)求t=2s时棒的速度和棒两端的电压;

3)求棒运动的前2s内流过电阻R的电荷量。

【答案】1)该棒在磁场中做匀加速直线运动运动;(20.24V;(30.6C

【解析】

1)测得电阻两端电压随时间均匀增大,R两端电压U正比于电流I,感应电动势E正比于vU随时间均匀增大,即V随时间均匀增大,加速度为恒量,所以金属棒做匀加速运动;

2)对金属棒受力分析,由牛顿第二定律可知:

F=0.6v+0.3带入得(0.6-v+0.3=ma

因为a为定值,故0.6-=0,故BL=0.6Tma=0.3m/s2

t=2s时棒的速度v=at=0.6m/s

此时的电动势

回路电流

导体棒两端电压UMN=IR

联立解得:UMN=0.24V

3)前2秒内导体棒移动的距离

根据电荷量的推论公式=

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