Question

【題目】如圖所示，兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌PQ、MN，平行固定在水平面上，導(dǎo)軌相距L＝1m，左端用R＝4Ω的電阻連接，一根導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m＝0.5kg與兩根軌道垂直并且接觸良好，靜止放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和ab的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)用水平恒力沿導(dǎo)軌向右拉導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒開始做勻速運(yùn)動(dòng)后，電阻R消耗的功率為4W，求：

(1)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab電流的流向及速度；

(2)從靜止開始到恰好勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝2J，該過程ab位移x的大�。�

(3)從靜止開始運(yùn)動(dòng)到恰好勻速運(yùn)動(dòng)，ab所用的時(shí)間t。

Answer 1

【答案】(1) ,2m/s(2)Q=2J, x=1.5m(3)1.25s

【解析】

(1)根據(jù)右手定則可知通過導(dǎo)體桿的電流由a流向b；根據(jù)電功率的計(jì)算公式可得：

P＝I2R

而

解得

v＝2m/s

(2)根據(jù)題意可得，從靜止開始到恰好勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝2J，

根據(jù)動(dòng)能定理可得：

勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)

其中

W＝Q

聯(lián)立解得

F＝2N，x＝1.5m

(3)對(duì)導(dǎo)體棒根據(jù)動(dòng)量定理可得：

（F﹣BIL）t＝mv﹣0

其中

解得

t＝1.25s。