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如图所示，一对平行光滑轨道水平放置，轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为m=1kg的金属棒平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂
网友投稿 2022-12-16 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示，一对平行光滑轨道水平放置，轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为m=1kg的金属棒平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=5T，现用一外力F沿轨道方向拉金属棒，使之做匀加速运动，加速度a=1m/s
2
，试求：
（1）力F与时间t的关系．
（2）F=3N时，电路消耗的电功率P．
（3）若外力F的最大值为5N，为求金属棒运动所能达到的最大速度，某同学解法为：先由（1）中的结果求出F=5N时的时间t，然后代入v=at求解．指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果．
◎ 答案
（1）由E=BLv、I=
E
R
、F
A
=BIL得，安培力F
A
=
B
2
L
2
v
R
，
由牛顿第二定律得，F-
B
2
L
2
v
R
=ma，
又v=at
得：F=0.1t+1 （N）
（2）当F=3N时，t=20s，v=at=20m/s
由F-F
A
=ma，得 F
A
=F-ma
电功率P=（F-ma ）v=40W
（3）错误之处：F刚达到最大值时，速度并未达到最大值，金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，直到加速度为0时，速度达到最大．
正确解法：由F-
B
2
L
2
v
R
=ma=0得：v=
FR
B
2
L
2
=50m/s
答：
（1）力F与时间t的关系是F=0.1t+1 （N）．
（2）F=3N时，电路消耗的电功率P为40W．
（3）该同学解法的错误之处：F刚达到最大值时，速度并未达到最大值，金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，直到加速度为0时，速度达到最大．金属棒运动所能达到的最大速度为50m/s．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，一对平行光滑轨道水平放置，轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为m=1kg的金属棒平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂…”主要考查了你对 【电功】，【电功率】，【闭合电路欧姆定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/430872.html
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