Question

【題目】如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量m、電阻為R。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個(gè)電阻,其阻值也為R。現(xiàn)閉合開關(guān)K ，給金屬棒施加一個(gè)方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為F＝2mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若金屬棒上滑距離為s時(shí)速度恰達(dá)到最大，最大速度vm。（重力加速度為g， sin37°=0．6,cos37°=0．8）求：

（1）求金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小；

（2）求金屬棒由靜止開始上滑2s的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱Q1

Answer 1

【答案】（1）1．4g；（2）

【解析】

試題分析：（1）據(jù)題意，金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析，受到重力G、支持力N、拉力F，根據(jù)牛頓第二定律有：

（2）金屬棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)到2s過程中，拉力做正功、重力做負(fù)功、安培力做負(fù)功，據(jù)動(dòng)能定理可得：

安培力所做的功完全轉(zhuǎn)化為電熱，則有：

由于電熱與電阻成正比，則金屬棒上產(chǎn)生熱量為：