题目内容
(12分)如图甲所示,放置在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离L=1m,质量m=1kg的光滑导体棒放在导轨上,导轨左端与阻值R=4Ω的电阻相连,导体棒及导轨的电阻不计,所在位置有磁感应强度为B=2T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向下。现在给导体棒施加一个水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2s测量一次导体棒的速度,乙图是根据所测数据描绘出导体棒的v-t图象。设导轨足够长,求:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/2014082500323855037296.png)
(1)力F的大小;
(2)t =1.2s时,导体棒的加速度;
(3)估算1.6s内电阻R上产生的热量。
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/2014082500323855037296.png)
(1)力F的大小;
(2)t =1.2s时,导体棒的加速度;
(3)估算1.6s内电阻R上产生的热量。
(1)10N (2)3m/s2 (3)48J
试题分析:(1)由图可知,导体棒运动的速度达到10m/s时开始做匀速运动,此时安培力和拉力F大小相等。导体棒匀速运动的速度
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238565640.png)
匀速运动后导体棒上的电动势:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238565581.png)
导体棒受的安培力:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250032386121479.png)
则:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238628626.png)
(2)由图可知,时间t=1.2s时导体棒的速度
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238643595.png)
此时导体棒上的电动势:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238659606.png)
导体棒受的安培力:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238690941.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238706616.png)
由牛顿定律得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250032387211071.png)
(3)由图知,到1.6s处,图线下方小方格的个数为40个,每个小方格代表的位移为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238737747.png)
所以1.6s内导体棒的位移
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238753778.png)
拉力F做功
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238768879.png)
由图知此时导体棒的速度
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238799627.png)
导体棒动能
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/201408250032388151206.png)
根据能量守恒定律,产生的热量
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825003238831874.png)
(说明:格数为39~42均正确 ,答案范围46 ~52J )
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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