[题目]如图所示.两光滑的平行金属导轨间距为L＝0.5 m.与水平面成θ＝30°角.区域ABCD.CDFE内分别有宽度为d＝0.2 m垂直导轨平面向上和向下的匀强磁场.磁感应强度均为B＝0.6 T.细金属棒P1.P2质量均为m＝0.1 kg.电阻均为r＝0.3 Ω.用长为d的轻质绝缘细杆垂直P1.P2将其固定.并使P1.P2垂直导轨放置在导轨平面上与其� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，两光滑的平行金属导轨间距为L＝0.5 m，与水平面成θ＝30°角。区域ABCD、CDFE内分别有宽度为d＝0.2 m垂直导轨平面向上和向下的匀强磁场，磁感应强度均为B＝0.6 T。细金属棒P1、P2质量均为m＝0.1 kg，电阻均为r＝0.3 Ω，用长为d的轻质绝缘细杆垂直P1、P2将其固定，并使P1、P2垂直导轨放置在导轨平面上与其接触良好，导轨电阻不计。用平行于导轨的拉力F将P1、P2以恒定速度v＝2 m/s向上穿过两磁场区域，g取10 m/s2。求：

(1)金属棒P1在ABCD磁场中运动时，拉力F的大小；

(2)从金属棒P1进入磁场到P2离开磁场的过程中，拉力F的最大功率；

(3)从金属棒P1进入磁场到P2离开磁场的过程中，电路中产生的热量。

【答案】(1) 1.3N. (2) 4.4W. (3) 0.36J.

【解析】

（1）由E=BLv求出感应电动势，根据欧姆定律求出电流，根据金属棒受力平衡列方程，可求拉力；

（2）两棒均在磁场中运动时拉力最大，拉力的功率最大，根据平衡方程求出拉力，根据功率公式求出拉力的功率；

（3）由焦耳定律可求产生的热量。

(1) P1棒在磁场中运动时产生的电动势E＝BLv，E＝0.6V

电流I＝，得I＝1A

由F1＝2mgsinθ＋BIL，得F1＝1.3N.

(2) 当P1、P2两棒均在磁场中运动时，拉力F的功率最大，

拉力F2＝2mgsinθ＋4BIL，F2＝2.2N

最大功率P＝F2v

P＝4.4W.

(3) 由焦耳定律得

Q＝I2(2r)＋(2I)2(2r)

Q＝0.36J.

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(2) 乙同学也采用图(a)所示的装置进行了“探究功和小车速度变化关系”的实验，步骤如下：

①按图(a)把实验器材安装好；

②先接通电源，后放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点. 从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、…；

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④求出B、C、…各点的速度大小，分别记为v1、v2、…，再求出它们的平方v、v、…；

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