Question

高二物理题~高手们帮帮忙

如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=2Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5时撤去拉力，导体杆又滑行了s’=2m停下，求：
1.导体杆运动过程中的最大速度
2.拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热

Answer 1

1.当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动时导体杆速度最大，并以此速度V匀速2m-2.5m的位移，之后以速度V做减速运动，滑行2m停下。（面积用S表示，位移用X表示）
在X=2.5m-X=4.5m时间t内导体动能完全转化为R电阻的焦耳热Q'
有 Ek=1/2mV平方=F安*S'=Q'
Q'=RtI平方=tE2/R=t{（ΔΦ/t）2}/R=t{(B*ΔS)/t}2/R=(B*ΔS)2/tR=B2*ΔS2/Rt=B2*ΔS*ΔS/Rt
ΔS= S'*l S'/t=V平均=1/2V Q'=B2*ΔS*S'*l /Rt=B2*ΔS*l*1/2V*R
Q'=B2*ΔS*l*1/2V*R=1/2mV平方 V=B2*ΔS*l/Rm=B2*S'*l2/Rm
带入数据得到 V=4*2*1/(2*0.5)=8m/s
2.拉力作用下使得导体动能增加和电阻产生的焦耳热 即 WF=Ek+Q
此时的Q是导体从x=0m-x=2.5m过程中电阻产生的焦耳热
当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动所以此时拉力Fm=F安=B2l2V/R=16N
从图乙知道，图像所包围的面积就是拉力所做的功WF=（6+16）*2*1/2+0.5*16=30J
Ek=1/2mV平方=16J 所以Q=WF-Ek=14J

ps：要认真读题目，我一开始也没看清楚题目做不来，所以做物理要看清题目，明确条件的。“打这些符号好累人哪！休息去”