Question

（14分）如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L=1m，两轨道之间用R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s′后停止。已知在拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q为1.25C。在滑行s′的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J。求：

（1）请定性说明导体杆在滑行s′的过程中运动情况；

（2）导体杆运动过程中的最大速度v_m；

（3）拉力F的最大值F_m；

（4）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热。

 

Answer 1

（14分）解：

（1）加速度减小的减速运动                                    （2分）

（2）设导体杆电阻为r

r=1Ω                                                     （2分）

                                                     （1分）

                                             （1分）

                                                 （1分）

（3）

                            （2分）

（4）由图像可得：                                 （2分）

                                        （1分）

                         （1分）

                                               (1分)