题目内容

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是相互平行的粗糙的长直导轨,处于同一水平面内,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,R=0.4;ab是垂直跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒,它与导轨间的动摩擦因数。从t=0时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好,图乙是导体棒的速度——时间图象(其中OA是直线,AC是曲线,DE是AC曲线的渐近线),小型电动机在12s末达到额定功率,此后功率保持不变。除R以外,其余部分的电阻均不计,g取1m/s2。求:

   (1)导体棒在0—12s内的加速度大小;

   (2)电动机的额定功率;

   (3)若已知0—12s内电阻R上产生的热量为12.5J,则此过程中牵引力做的功。

 

(1)(2)4.5W(3)27.35J


解析:

(1))由图中可得:12s末的速度为

导体棒在0.12s内的加速度大小为     (3分)

   (2)当导体棒达到收尾速度     (1分)

棒受力平衡,有      (1分)

         此时       (2分)

         代入后得    (2分)

         故      (2分)

   (3)在0~12s内F是变力,据动能定理     (2分)

         又      (1分)

               (1分)

         设12s内金属棒移动的距离为S1

               (1分)

         联立解得    (2分)

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