题目内容
【题目】如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨、
固定在同一水平面上,两导轨间距
。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻
。导轨上停放一质量
、电阻
的金属杆
,整个装置处于磁感应强度
的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。用一外力
沿水平方向拉金属杆
,使之由静止开始做匀加速运动,电压传感器可将
两端的电压
即时采集并输入电脑,获得电压
随时间
变化的关系如图乙所示。
(1)计算加速度的大小;
(2)求第末外力
的瞬时功率;
(3)如果水平外力从静止开始拉动杆所做的功
,求金属杆上产生的焦耳热。
【答案】(1)(2)
(3)
【解析】
(1)根据
结合图乙所示数据,解得:a=1m/s2。
(2)由图象可知在2s末,电阻R两端电压为0.2V
通过金属杆的电流
金属杆受安培力
设2s末外力大小为F2,由牛顿第二定律, ,
故2s末时F的瞬时功率
(3)设回路产生的焦耳热为Q,由能量守恒定律,
电阻R与金属杆的电阻r串联,产生焦耳热与电阻成正比
金属杆上产生的焦耳热
解得: 。
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