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如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0
网友投稿  2023-04-19 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3 m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1 kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个 装置处于磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始做匀加速直线运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。
（1）求金属杆的瞬时速度随时间变化的表达式；
（2）求第2s末外力F的大小；
（3）如果水平外力从静止起拉动杆2s所做的功为1.2 J，求整个回路中产生的焦耳热是多少。

◎ 答案

解：（1）设路端电压为U，杆的运动速度为v，有
E=BLv，，U=IR

由图乙可得U=0.2t
所以速度v=2t
（2）由v=2t知金属杆的加速度为2m/s2，在2s末，v=at=4 m/s
杆受安培力
由牛顿第二定律，对杆有F－F'=ma
得拉力F=0. 35 N
（3）在2s末，杆的动能
由能量守恒定律，回路产生的焦耳热Q=W－Ek=0.4 J

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  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。



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