Question

【題目】如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌、固定在同一水平面上，兩導軌間距。導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻。導軌上停放一質量、電阻的金屬桿，整個裝置處于磁感應強度的勻強磁場中，磁場方向豎直向下。用一外力沿水平方向拉金屬桿，使之由靜止開始做勻加速運動，電壓傳感器可將兩端的電壓即時采集并輸入電腦，獲得電壓隨時間變化的關系如圖乙所示。

（1）計算加速度的大小；

（2）求第末外力的瞬時功率；

（3）如果水平外力從靜止開始拉動桿所做的功，求金屬桿上產生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）根據

結合圖乙所示數據，解得：a=1m/s2。

（2）由圖象可知在2s末，電阻R兩端電壓為0.2V

通過金屬桿的電流

金屬桿受安培力

設2s末外力大小為F2，由牛頓第二定律， ，

故2s末時F的瞬時功率

（3）設回路產生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律，

電阻R與金屬桿的電阻r串聯，產生焦耳熱與電阻成正比

金屬桿上產生的焦耳熱

解得： 。