如图(a)所示,一对平行光滑导轨放在水平面上,两导轨间的距离L=0.2米,导轨左端接一阻值为R=5Ω的电阻

如图(a)所示,一对平行光滑导轨放在水平面上,两导轨间的距离L=0.2米,导轨左端接一阻值为R=5Ω的电阻,有一导体杆静放在导轨上,杆与导轨垂直,杆与导轨的电阻不计.整个... 如图(a)所示,一对平行光滑导轨放在水平面上,两导轨间的距离L=0.2米,导轨左端接一阻值为R=5Ω的电阻,有一导体杆静放在导轨上,杆与导轨垂直,杆与导轨的电阻不计.整个装置处在竖直向下的磁感强度为B=5T的匀强磁场中,当导体杆受到图(b)所示的水平向右的力F作用时,杆恰能做初速度为零的匀加速运动.求:(1)杆在F作用下的加速度和杆的质量;(2)在0-10s内电阻R上流过的电量;(3)若在10s后撤去F,则此后电阻R上产生的热量;(4)若在10s末F变为恒力,且此恒力与10s末相同,那么导体杆将如何运动? 展开
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猴食视3
2014-09-23 · 超过64用户采纳过TA的回答
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(1)由E=BLv,I=
E
R
,F=BIL得,安培力大小F=
B2L2v
R
,根据牛顿第二定律得,
       F-F=ma,
则有F-
B2L2v
R
=ma,F=
B2L2v
R
+ma=
B2L2at
R
+ma

由数学知识可知,图线的斜率k=
B2L2a
R
,纵轴的截距等于ma.
由图得到k=
0.6?0.2
10
=0.04,ma=0.2,
代入解得,a=0.2m/s2,m=1kg.
(2)在0-10s内导体杆通过的位移为x=
1
2
at2
=10m,
电阻R上流过的电量q=
△Φ
R
=
BLx
R
=2C;
(3)在10s末导体杆的速度为v=at=0.2×10m/s=2m/s.
在10s后撤去F,导体杆做减速运动直到停止运动,
根据能量守恒得,电阻R上产生的热量Q=
1
2
mv2
=2J;
(4)若在10s末F变为恒力后,安培力逐渐增大,加速度逐渐减小,导体杆先变加速运动,当安培力与恒力平衡时,导体杆做匀速直线运动.
答:
(1)杆在F作用下的加速度和杆的质量分别为a=0.2m/s2,m=1kg.
(2)在0-10s内电阻R上流过的电量是2C;
(3)若在10s后撤去F,此后电阻R上产生的热量是2J;
(4)若在10s末F变为恒力,且此恒力与10s末相同,导体杆将导体杆先变加速运动,最后做匀速直线运动.
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