Question

如圖所示，兩根豎直固定的足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ad和bc相距L=0.2m，另外兩根水平金屬桿MN和EF的質(zhì)量均為m=10^-2kg，可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng)，MN桿和EF桿的電阻均為0.2Ω（豎直金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)），EF桿放置在水平絕緣平臺(tái)上，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)B=1.0T，現(xiàn)讓MN桿在恒定拉力作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)MN桿向上運(yùn)動(dòng)了0.5m后速度達(dá)到最大，此時(shí)EF桿恰好對(duì)絕緣平臺(tái)的壓力為零。（g取10m/s²）

試求：

（1）達(dá)到最大速度時(shí) ，拉力對(duì)MN桿做功的功率；

（2）這一過(guò)程中，MNEF回路中產(chǎn)生的焦耳熱。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.2W（2）0.045J

【解析】

試題分析：

（1）EF桿恰好對(duì)絕緣平臺(tái)的壓力為零：由得：，

MN切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：，由得到此時(shí)MN的速度為：

對(duì)MN、EF整體分析可得：F=2mg，所以：達(dá)到最大速度時(shí) ，拉力對(duì)MN桿做功的功率。

（2）由功能關(guān)系可得：，得到：MNEF回路中產(chǎn)生的焦耳熱0.045J。

考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；力的合成與分解的運(yùn)用；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及導(dǎo)體MN和EF兩個(gè)物體，分析受力情況是關(guān)鍵，其中最關(guān)鍵的是推導(dǎo)安培力的表達(dá)式，同時(shí)要抓住兩個(gè)物體之間的相關(guān)條件：安培力大小相等．受力分析然后利用功能關(guān)系列式求解是解決力電綜合題的一個(gè)基本思路。