Question

【题目】如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间距。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻。导轨上停放一质量、电阻的金属杆，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力沿水平方向拉金属杆，使之由静止开始做匀加速运动，电压传感器可将两端的电压即时采集并输入电脑，获得电压随时间变化的关系如图乙所示。

（1）计算加速度的大小；

（2）求第末外力的瞬时功率；

（3）如果水平外力从静止开始拉动杆所做的功，求金属杆上产生的焦耳热。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）根据

结合图乙所示数据，解得：a=1m/s2。

（2）由图象可知在2s末，电阻R两端电压为0.2V

通过金属杆的电流

金属杆受安培力

设2s末外力大小为F2，由牛顿第二定律， ，

故2s末时F的瞬时功率

（3）设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律，

电阻R与金属杆的电阻r串联，产生焦耳热与电阻成正比

金属杆上产生的焦耳热

解得： 。