Question

（15分）如圖（甲）所示，一對足夠長平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l＝0.5m，左側接一阻值為R＝1的電阻；有一金屬棒靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，金屬棒及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于垂直軌道平面豎直向下的勻強磁場中。t＝0時，用一外力F沿軌道方向拉金屬棒，使棒以加速度a＝0.2 m/s²做勻加速運動，外力F與時間t的關系如圖（乙）所示。

（1）求金屬棒的質量m

（2）求磁感強度B

（3）當力F達到某一值時，保持F不再變化，金屬棒繼續(xù)運動3秒鐘，速度達到1.6m/s且不再變化，測得在這3秒內金屬棒的位移s＝4.7m，求這段時間內電阻R消耗的電能。

Answer 1

（15分）

解：由圖（乙）知

（1）3分。    ，

考慮

由牛頓第二定律得：

（2）3分。    棒做勻加速運動，

所以，解得：

（3）9分。    F變?yōu)楹懔�后，金屬棒做加速度逐漸減小的變加速運動，經(jīng)過3秒鐘，速度達到最大，此后金屬棒做勻速運動。

時，，

將代入，求出變加速運動的起始時間為：

該時刻金屬棒的速度為：；

這段時間內電阻R消耗的電能：