如图所示,电阻不计的光滑平行金属导轨和水平放置,间接有阻值为的电阻,导轨相距,空间有竖直向下的匀强磁场.质量为,电阻为的导体棒垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于向

◎ 题目

如图所示,电阻不计的光滑平行金属导轨水平放置,间接有阻值为的电阻,导轨相距,空间有竖直向下的匀强磁场.质量为,电阻为的导体棒垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于向右的水平力拉动导体棒从静止开始运动,拉力的功率恒定为,经过时间导体棒达到最大速度.求

(1)匀强磁场磁感应强度的大小.               
(2)这一过程中电阻上所产生的电热.         
(3)换用恒力拉动导体棒从静止开始运动,导体棒达到最大速度将为.求恒力的大小及当导体棒速度为时的加速度.

◎ 答案

(1)     
(2)  (3)

◎ 解析

(1)导体棒达到最大速度时,拉力与安培力大小相等,即
   ①………………………………(2分)
  ②………………………………(1分)
 ③………………………………(1分)
  ④
解得: ………………………………(2分)
(2)由能量关系,产生总电热
  ⑤………………………………(3分)
电阻上所产生的电热
………………………………(3分)
(3)导体棒达到最大速度时,拉力与安培力大小相等,即
    ⑥
由④⑥式解得  ⑦………………………………(2分)
当速度为时加速度为,根据牛顿第二定律得:
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