Question

【題目】如圖所示，兩根平行豎直金屬導(dǎo)軌相距，導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R=0.5Ω的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T。質(zhì)量m=0.4kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距x=0.24m。現(xiàn)用恒力F=8.8N拉動(dòng)GH桿，CD棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。重力加速度，不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量。求：

(1)CD棒進(jìn)入磁場時(shí)速度v的大小；

(2)CD棒進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力的大小；

(3)在拉升CD棒的過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.

Answer 1

【答案】(1) ,(2) 4.8N,（3）2.688J.

【解析】試題分析：（1）CD棒進(jìn)入磁場前，由牛頓第二定律求出加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求CD棒進(jìn)入磁場時(shí)速度v．（2）CD棒進(jìn)入磁場后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，先由E=BLv求感應(yīng)電動(dòng)勢，再由歐姆定律求出感應(yīng)電流，最后由安培力公式求解CD棒安培力的大�。�（3）由牛頓第二定律求出CD棒進(jìn)入磁場后的加速度，知道CD棒做勻速運(yùn)動(dòng)，求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，再由焦耳定律求焦耳熱．

(1)由牛頓第二定律

進(jìn)人磁場時(shí)的速度

(2)感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv

感應(yīng)電流

安培力

代入得

（3）由牛頓第二定律得：

CD棒在磁場區(qū)做勻速運(yùn)動(dòng)

在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間

焦耳熱