Question

【题目】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨足够长且电阻不计，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻，一质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当通过电阻R的电荷量为q=4.5C时撤去外力，之后棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：

（1）棒在匀加速运动过程中的位移大小x；

（2）撤去外力后金属棒MN上产生的焦耳热QMN；

（3）外力做的功WF.

Answer 1

【答案】见解析。

【解析】

试题分析： （1）棒在匀加速运动中

平均电动势，则

通过电阻R的电荷量

x=9m

（2）棒在匀加速运动过程，，则

从撤去外力到棒最终停下来过程，由动能定理得：

则

（3）撤去外力后回路中产生的热量

依题意得

外力做的功