题目内容
水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，间距为
L，一端通过导线与阻值R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲)，导轨的电阻忽略不计，匀强磁场方向竖直向下，用与平轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，金属杆从静止开始运动，电压表的读数发生变化，但最终将会保持某一数值U恒定不变；当作用在金属杆上的拉力变为另一个恒定值时，电压表的读数最终相应地会保持另一个恒定值不变，U与F的关系如图乙．若m＝0.5 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，金属杆的电阻r＝0.5 Ω．(重力加速度g＝10 m/s2)求：
(1)磁感应强度B；
(2)当F＝2.5 N时，金属杆最终匀速运动的速度；
(3)在上述(2)情况中，当金属杆匀速运动时，撤去拉力F，此后电阻R上总共产生的热量．
答案：
解析：
解析：
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解： (1)解法1：由部分电路欧姆定律  ① 1分
金属杆所受安培力 F安＝BIL ② 1分由于金属杆匀速运动 F安＝F ③从 U－F图象中取一点F＝8NU＝8 V ④ 1分由①②③④式解得 B＝1 T 1分解法 2：由欧姆定律得
金属杆所受安培力 F安＝BIL由于金属杆匀速运动 F安＝F
结合 U－F图线可得：
(2)当F＝2.5 N时，由图象可得U＝2.5 V ⑤ 1分 据闭合电路欧姆定律得
 ⑥ 1分
金属杆产生的感应电动势 E＝BLv ⑦ 1分 由⑤⑥⑦式解得：  1分
(3)撤去拉力后，金属杆做减速运动，最终静止． 由能量转化守恒定律知电路中产生总的热量
 ⑧2分
电阻 R产生的总热量
 ⑨ 1分
由⑧⑨式解得 QR＝12.5 J 1分 |
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