题目内容
(16分)如图(甲)所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,电阻R=10 W,有一质量为1kg的导体杆放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道面向下的匀强磁场中,现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图(乙)所示,试求:
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(1)杆运动的加速度a。
(2)磁场的磁感应强度B。
(3)导体杆运动到第20s时,电阻R的电功率。
(4)若改为恒定拉力作用,但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动,在不断开电路也不撤去磁场的情况下,你对该装置能提出什么合理的改进措施,请做简要说明。
解析:
(1)t=0时,v=0,F=ma,得a=1m/s2 。
(2)由
,
得,B=5T。
(3)v=a t=20 m/s,P=(F拉- ma )v,代入数据得:P=40W。
(4)根据F -
=ma,可以让导轨间距逐渐增大,L∝
,或者加随距离变化的磁场B∝
。
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