Question

【题目】如图甲所示，空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距l=0.2m,在导轨一端连接着阻值为R=0.4Ω的定值电阻，ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒。从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是拉力F与导体棒ab速率倒数关系图象(F1未知)。已知导体棒ab与导轨的动摩擦因数μ=0.2,除R外，其余部分电阻均不计，不计定滑轮的质量和摩擦，g=10m/s2。

(1)求电动机的额定功率；

(2)若导体棒ab在16s内运动了90m并恰好达到最大速度，求在0~16s内电阻R上产生的焦耳热。

Answer 1

【答案】（1）；（2）Q=49J；

【解析】(1)由图象知导体棒ab的最大速度为

此时，导体棒中感应电动势为

感应电流

导体棒受到的安培力

此时带动机牵引力为

由牛顿第二定律得

联立代入数据解得：

(2)由能量守恒得：

代入数据解得R上产生的热量Q=49J