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)如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20"m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10W的电阻.在虚线OOˊ(OOˊ垂直于轨道)右侧有方向竖

网友投稿  2023-04-06 00:00:00  零零社区

◎ 题目

)如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20" m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10W的电阻.在虚线OOˊ(OOˊ垂直于轨道)右侧有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.50 T.一根质量m=0.10 kg的直金属杆ab垂直于轨道放在两根轨道上.某时刻杆abv0=2.0 m/s且平行于轨道的初速度进入磁场,同时在杆上施加一个水平拉力,使其以a=2.0 m/s2的加速度做匀减速直线运动.杆ab始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触. 杆ab和轨道的电阻均可忽略.
(1)在金属杆ab向右运动的过程中,求杆中的感应电流为最大值的时,水平拉力的功率;
(2)从金属杆ab进入磁场至速度减为零的过程中,电阻R上发出的热量Q="0.13" J,求此过程中水平拉力做的功.

◎ 答案

(1)7.5×10-2 W(2)-7.0×10-2 J

◎ 解析

(1)金属杆刚进入磁场时,速度最大,由可知,此时杆中的感应电流也最大.
当速度减至m/s时,电流为最大值的,即 A
此时杆ab所受的安培力
N,方向水平向左
设杆ab所受的水平拉力为F,根据牛顿第二定律
F+F = ma
F = ma - F=" 0.15" N,方向水平向左
此时施加在杆ab上的水平拉力的功率
= 7.5×10-2 W
(2)金属杆进入磁场后,一直受到安培力和水平拉力的共同作用而做匀减速直线运动,直至速度为零.设此过程中安培力做功为W,拉力做功为W,则由动能定理得

其中克服安培力做功的数值等于电阻R上发出的热量Q,即-W=Q,所以
= -7.0×10-2 J

◎ 知识点

    专家分析,试题“)如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20"m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10W的电阻.在虚线OOˊ(OOˊ垂直于轨道)右侧有方向竖…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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