Question

（19分）如圖所示，傾角=30^o、寬L=lm的足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。一根質(zhì)量m=0.2kg，電阻R=l的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置。現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌向上的牽引力F作用在曲棒上．使ab棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，運(yùn)動中ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度g取10m/s²。求： 

（1）若牽引力恒定，請?jiān)诖痤}卡上定性畫出ab棒運(yùn)動的v—t圖象；
（2）若牽引力的功率P恒為72W，則ab棒運(yùn)動的最終速度v為多大?
（3）當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到某一速度時(shí)撤去牽引力，從撤去牽引力到ab棒的速度為零，通過ab棒的電量q=0.48C，則撤去牽引力后ab棒滑動的距離s多大?

Answer 1

（1）  速度時(shí)間圖像如圖（2） （3）

試題分析：（1）v—t圖象 （4分）圖線過原點(diǎn)1分；曲線向下彎曲2分；圖線最后平行t軸1分；
Ab棒沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力，沿斜面向上的拉力，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，所以ab棒受到沿斜面向下的安培力，初始速度小，加速度，隨速度增大加速度逐漸變小最后加速度變?yōu)?，導(dǎo)體棒變成勻速直線運(yùn)動。即速度時(shí)間圖像斜率逐漸變小最后變?yōu)?.如下圖所示

（2）當(dāng)以恒定功率牽引棒時(shí)，         ①（2分）
                                 ②（1分）
                                ③（1分）
                     ④（2分）
代入數(shù)據(jù)得 （m/s舍去）     ⑤（2分）
（3）設(shè)撤去后棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到速度為零時(shí)滑動的距離為，通過的電荷量，                                 ⑥（1分）
又                                    ⑦（1分）
 ，                                ⑧（2分）
                                 ⑨（1分）
聯(lián)立⑥⑦⑧⑨各式得：         （2分）