Question

(18分)

如圖甲,電阻不計(jì)的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的傾角=53°，MO及PR部分的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，ON及RQ部分的磁場(chǎng)平行軌道向下，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，兩根相同的導(dǎo)體棒ab和cd分別放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并始終接觸良好。棒的質(zhì)量m=1.0kg，R=1.0，長度與導(dǎo)軌間距相同，L=1.0m，棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，現(xiàn)對(duì)ab棒施加一個(gè)方向向右，大力隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用，同時(shí)由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，g取10m/s²，求

(1)ab棒的加速度大小；

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；

 (3)若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；

(4)求cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間.

 

Answer 1

【答案】

(1) 1m/s²(2) 2T(3) Q=18J(4) t=5s

【解析】(1)對(duì)ab棒：f=  v=at

F-BIL-f=ma

F=m(g+a)+ ……………(1)

a==1m/s²

(2)當(dāng)t=2s時(shí)，F(xiàn)=10N  由(1)

B==2T

(3)0-2s過程中，對(duì)a、b棒，由動(dòng)能定理

知：x=at²=2m  v=at=2m/s

W-x-Q=mv²

Q=18J

(4)當(dāng)時(shí)間為t時(shí)，cd棒平衡，速度最大

N′=BIL+mgcos53°

f=N′

mgsin53°=f

mgsin53°=

解得：t=5s

本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律與電磁感應(yīng)的結(jié)合，難度較大，導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到重力、安培力和摩擦力，由牛頓第二定律列式求解，在2s時(shí)刻由牛頓第二定律求出安培力，根據(jù)導(dǎo)體棒做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求出磁感強(qiáng)度，在第三問中有關(guān)能量變化，可利用動(dòng)能定理求解