Question

【題目】如圖所示，兩根水平放置的平行金屬導軌，其末端連接等寬的四分之一圓弧導軌，圓弧半徑r=0.41m，導軌的間距為L=0.5m，導軌的電阻與摩擦均不計．在導軌的頂端接有阻值為R1=1.5Ω的電阻，整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=2.0T．現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻R2=0.5Ω、質(zhì)量m=1.0kg的金屬棒.金屬棒在水平拉力F作用下，從圖中位置ef由靜止開始勻加速運動，在t=0時刻，F0=1.5N，經(jīng)2.0s運動到cd時撤去拉力，棒剛好能沖到最高點ab，(重力加速度g=10m/s2)．求：

（1）金屬棒做勻加速直線運動的加速度；

（2）金屬棒運動到cd時電壓表的讀數(shù)；

（3）金屬棒從cd 運動到ab過程中電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱.

Answer 1

【答案】（1）1.5m/s2（2）2.25V（3）0.3J

【解析】（1）剛開始拉金屬棒時，據(jù)牛頓第二定律得：F0=ma

帶入數(shù)據(jù)解得：a=1.5m/s2

（2）t=2s時，金屬棒的速度v=at=3m/s

感應電動勢：E=BLv
電壓表讀數(shù)：
解得：U=2.25V

（3）金屬棒從cd位置運動到ab位置，由動能定理：

回路中產(chǎn)生的總焦耳熱：Q=W克安

電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱：

帶入數(shù)據(jù)解得：Q1=0.3J