Question

如圖所示，兩根平行的導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距為L．導(dǎo)軌左端用阻值為R的電阻相連，導(dǎo)軌的電阻不計。導(dǎo)軌上跨接一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ．整個裝置放在豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，磁場寬度為S₁．現(xiàn)對桿施加一水平向右的恒定拉力F，使它由靜止開始進入磁場區(qū)域，當金屬桿離開磁場時立即將拉力F撤去，金屬桿繼續(xù)運動了一段距離后停止在導(dǎo)軌上。已知重力加速度為g．

（1）若金屬桿在離開磁場前就做勻速直線運動，求勻速運動的速度；

（2）金屬桿運動過程，通過電阻R的電量是多少？

（3）若金屬桿離開磁場繼續(xù)運動了S₂后停止在導(dǎo)軌上。金屬桿運動過程，電阻R產(chǎn)生的熱量是多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1） 金屬桿做勻速直線運動，有

F=f +F_安               

f =μmg               

E=BLυ                

I=             

F_安=BIL                

聯(lián)立以上各式解得  υ=    

（2）通過電阻R的電量 q = =             

（3）金屬桿運動過程，由動能定理得：

FS₁－f（S₁+S₂）+ W_安=0        

Q=－W_安                                   

通過電阻和金屬桿的電流相同，所以電阻產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，得：

Q_R  =Q                   

=      

考點：此題在磁場和重力場中考查平衡問題、電量及熱量問題，考查的知識點有動能定理、歐姆定律及法拉弟電磁感應(yīng)定律等內(nèi)容。