Question

【題目】（14分）如圖所示，電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌間距為l，軌道所在平面的正方形區(qū)域內(nèi)存在一有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上．電阻相同、質(zhì)量均為m的兩根相同金屬桿甲和乙放置在導(dǎo)軌上，甲金屬桿恰好處在磁場的上邊界處，甲、乙相距也為l．在靜止釋放兩金屬桿的同時，對甲施加一沿導(dǎo)軌平面且垂直于甲金屬桿的外力，使甲在沿導(dǎo)軌向下的運動過程中始終以加速度a=gsinθ做勻加速直線運動，金屬桿乙進入磁場時立即做勻速運動．

（1）求金屬桿的電阻R；

（2）若從開始釋放兩金屬桿到金屬桿乙剛離開磁場的過程中，金屬桿乙中所產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求外力F在此過程中所做的功．

Answer 1

【答案】（1）

（2）

【解析】

試題分析：

（1） 在乙尚未進入磁場中的過程中，甲、乙的加速度相同，設(shè)乙剛進入磁場時的速度v

v2=2ax

v=

乙剛進入磁場時，對乙根據(jù)平衡條件得

（2）設(shè)乙從釋放到剛進入磁場過程中做勻加速直線運動所需要的時間為tl

l=

設(shè)乙從進入磁場過程至剛離開磁場的過程中做勻速直線運動所需要的時間為t2

l=vt2

設(shè)乙離開磁場時，甲的速度v′

v′=（gsin）（tl+t2）=

設(shè)甲從開始釋放至乙離開磁場的過程中的位移為x

根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得：