如图所示,两足够长的直平行水平导轨相距=1.0,导轨左边连接阻值=15的电阻,导轨上放置着、两金属捧,棒质量=0.75kg、电阻=10,棒质量=0.25、电阻=10,两金属棒与导轨垂直,

◎ 题目

如图所示,两足够长的直平行水平导轨相距=1.0,导轨左边连接阻值=15的电阻,导轨上放置着两金属捧,棒质量=0.75kg、电阻=10棒质量=0.25、电阻=10,两金属棒与导轨垂直,两棒靠得很近,之间用长为=4.0m的绝缘轻绳相连,整个装置置于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向下的匀强磁场中。从=0开始对棒施加水平向右的拉力,使棒由静止开始以=2.0/s2的加速度做匀加速运动,=2.0s时撤去拉力。已知棒右边的导轨是光滑的,轻绳绷紧前棒静止不动,轻绳绷紧后,两棒以相同速度运动直至停止。导轨电阻不计。求:
(1)拉力随时间变化的关系式;
(2)轻绳绷紧后,电阻R上产生的焦耳热;

◎ 答案

(1)≤2.0 (2)0.375J

◎ 解析

(1)B棒运动时,其速度为:
感应电动势为:
电路总电阻为:
感应电流:
金属棒受安培力为:
对金属棒,由牛顿定律得:ma
从而解得变化的关系式为:≤2.0  (8分)
(2)2.0s内B棒发生的位移为:,即撤去拉力时绳恰好绷紧,
2.0s时,B棒的速度为:
绳绷紧时满足动量守恒:
绳绷紧后,AB共同切割磁感线,其内阻
所以,电阻R上产生的热等为:(10分)

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