如图a,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L="0.20m",电阻R=1.0Ω;有一电阻r=0.5Ω的金属棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,轨道的电阻忽略不计,整个装置处

◎ 题目

如图a,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L="0.20m" ,电阻R=1.0Ω;有一电阻r=0.5Ω的金属棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,轨道的电阻忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。
(1)现用一恒力F=0.2N沿轨道方向拉金属棒ab,使之由静止沿导轨向右做直线运动。则金属棒ab达到的稳定速度v1为多大?
(2)若金属棒质量m=0.1kg在恒力F=0.2N作用下由静止沿导轨运动距离为s=4m时获得速度v2=2m/s,此过程电阻R上产生的焦耳热QR为多大?
(3)若金属棒质量未知,现用一外力F沿轨道方向拉棒,使之做匀加速直线运动,测得力F与时间t 的关系如图b所示,求金属棒的质量m和加速度a。

◎ 答案

(1)(2)(3)m=1/15kg  ,    a=15m/s.

◎ 解析

(1)当F=F时,金属棒达到稳定,,得: 
(2)由动能定律可知:,电场力做的功在数值上等于回路产生的热,,R上产生的焦耳热:
(3)导体杆在轨道上做匀加速直线运动,用表示其速度,t表示时间,则有:v=at,杆切割磁力线,将产生感应电动热:,在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流: ,                                                
杆受到的安培力的:, 根据牛顿第二定律,有:F-f="m" a                                                                                                                                                        
联立以上各式,得:,                                                 
由图线上取两点代入上式,可解得:m=1/15kg  ,    a=15m/s2

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图a,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L="0.20m",电阻R=1.0Ω;有一电阻r=0.5Ω的金属棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,轨道的电阻忽略不计,整个装置处…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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