(15分)如圖所示,位于水平面內(nèi)間距為L(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面,導(dǎo)軌左端用導(dǎo)線相連,一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)體棒兩端放在導(dǎo)軌上,并與之密接。已知導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為r,導(dǎo)線和導(dǎo)體棒的電阻均忽略不計(jì)。從 t=0時(shí)刻起,導(dǎo)體棒在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下,從導(dǎo)軌最左端由靜止做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),求
(1)t時(shí)刻導(dǎo)體棒中的電流I和此時(shí)回路的電功率P;
(2)t時(shí)間內(nèi)拉力做的功.
(1) (2)WF =+ma2t2
【解析】
試題分析:(1)導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)
在t時(shí)刻的速度v=at 1分
位移x=at2 1分
導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv 1分
由閉合電路歐姆定律知,導(dǎo)體棒中的電流I為
I= 其中R=2xr 1分
聯(lián)立上式有I= 2分
此時(shí)回路的電功率P=I2R 2分
得P= 1分
(2)對(duì)導(dǎo)體棒,在t時(shí)間內(nèi)運(yùn)用動(dòng)能定理
WF- W安=mv2 2分
其中安培力做的功W安= Pt= 2分
故t時(shí)間內(nèi)拉力做的功WF =+ma2t2 2分
考點(diǎn):本題考查運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,歐姆定律,動(dòng)能定理。
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