Question

(18分)

如圖甲,電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的傾角=53°，MO及PR部分的勻強磁場豎直向下，ON及RQ部分的磁場平行軌道向下，磁場的磁感應強度大小相同，兩根相同的導體棒ab和cd分別放置在導軌上，與導軌垂直并始終接觸良好。棒的質(zhì)量m=1.0kg，R=1.0，長度與導軌間距相同，L=1.0m，棒與導軌間動摩擦因數(shù)=0.5，現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右，大力隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用，同時由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動，g取10m/s²，求

(1)ab棒的加速度大��；

(2)磁感應強度B的大小；

 (3)若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；

(4)求cd棒達到最大速度所需的時間.

 

Answer 1

【答案】

(1) 1m/s²(2) 2T(3) Q=18J(4) t=5s

【解析】(1)對ab棒：f=  v=at

F-BIL-f=ma

F=m(g+a)+ ……………(1)

a==1m/s²

(2)當t=2s時，F(xiàn)=10N  由(1)

B==2T

(3)0-2s過程中，對a、b棒，由動能定理

知：x=at²=2m  v=at=2m/s

W-x-Q=mv²

Q=18J

(4)當時間為t時，cd棒平衡，速度最大

N′=BIL+mgcos53°

f=N′

mgsin53°=f

mgsin53°=

解得：t=5s

本題考查牛頓運動定律與電磁感應的結(jié)合，難度較大，導體棒在運動過程中受到重力、安培力和摩擦力，由牛頓第二定律列式求解，在2s時刻由牛頓第二定律求出安培力，根據(jù)導體棒做勻變速直線運動的規(guī)律可求出磁感強度，在第三問中有關(guān)能量變化，可利用動能定理求解