题目内容
【题目】光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直于导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图(a)所示。用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,vt图像如图(b)所示。g=10m/s2,导轨足够长。求:
(1)恒力F的大小;
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小;
(3)前6s内电阻上产生的热量。
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【答案】(1)
;(2)
;(3)![]()
【解析】
(1)根据图像可知导体棒上升过程中的最大速度为
,则导体棒的安培力为
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导体棒速度最大时,导体棒的加速度为0,根据平衡条件可知恒力大小为
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(2)根据牛顿第二定律得
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解得
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(3)
图线中和时间轴围成的面积为位移,每个格子代表的距离为
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则前
内的位移为
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则
内根据动能定理得
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解得电阻上产生的热量为
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