问题 计算题

如图a所示,空间存在B=0.5T,方向竖直的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒。从零时刻开始,对ab施加一个大小为F=0.45N,方向水平向左的恒定拉力,使其从静止开始沿导轨滑动,过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触,图b是棒的速度--时间图像,其中AO是图像在O点的切线,AB是图像的渐近线.除R以外,其余部分的电阻均不计.

(1) 求R的阻值.

(2) 当棒的位移为100m时,其速度已经达到了最大速度10m/s,求在此过程中电阻上产生的热量.

答案

(1)(2)20J

题目分析:(1)(5分)在0时刻棒受到拉力F和摩擦力f的作用,加速度等于直线AO的斜率.

据牛顿第二定律      由图知 

由以上两式得 

当棒达到最大速度v时,电动势为E,电流为I,棒受到的安培力为F安,则

                

此时棒处在平衡状态   由以上公式得  

(2)(5分)电阻R上产生的热量等于过程中导体棒克服安培力所的功W

由动能定理   带入数据得  

则:此过程中电阻上产生的热量为20J

点评:在解题中要注意分析过程,通过爱力分析找出力和运动的关系;再分析各力的做功情况,可利用能量守恒或功能关系求解.

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