(16分)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。

◎ 题目

(16分)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端MP间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。金属棒ab紧贴在导轨上,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离h与时间t的关系如下表所示。(金属棒ab和导轨电阻不计,g=10m/s2
时 间t/s
0
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
下滑距离h/m
0
0.18
0.60
1.20
1.95
2.80
3.80
4.80
5.80
6.80

求:(1)在前0. 4s的时间内,金属棒ab中的平均电动势;  
(2)金属棒的质量m
(3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量QR

◎ 答案

(1)0.3V (2)0.04kg (3)1.82 J

◎ 解析

(1)在t1=0.4 s时间内金属棒ab下滑的距离h=0.6 m,设其中的电动势平均值为E1,则
                           ………………(2分)
解得E1=0.3V                             ………………(2分)
(2)从表格中数据可知,1.00s后棒做匀速运动,设速度为v,电动势为E,回路中的电流为I,金属棒受到的安培力为F,则
=5 m /s                            ………………(2分)
E=BLv                                   ………………(1分)
                                    ………………(1分)
FBIL                                   ………………(1分)
Fmg                                    ………………(1分)
解得
m="0.04kg                                  " ………………(2分)
(3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热,根据能量守恒  
                        ………………(2分)
解得Q
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