Question

如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R=0.40Ω的電阻，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上．現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，試求：

時(shí)   間t（s）	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
下滑距離s（m）	0	0.1	0.3	0.7	1.4	2.1	2.8	3.5

（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙中做出金屬棒運(yùn)動(dòng)的s-t圖象，并求出金屬棒穩(wěn)定時(shí)的速度；
（2）金屬棒ab在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的0.7s內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量；
（3）從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到t=0.4s的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬棒ab的電量．

Answer 1

分析：棒在下滑過(guò)程中，有重力和安培力做功，根據(jù)動(dòng)能定理求得安培力做功，再去求得產(chǎn)生的熱量．根據(jù)金屬棒處于平衡狀態(tài)下，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度與長(zhǎng)度的乘積，從而算出在0.4s的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬棒ab的電量．

解答：解：（1）由表格中數(shù)據(jù)可知：金屬棒先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速下落．勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v=

0.7

0.1

m/s=7m/s．
（2）根據(jù)動(dòng)能定理：W_G+W_安=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²
W_安=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²-mgh=

1

2

×0.01×7²-0.01×10×3.5=-0.105J
Q_R=

R

R+r

E_電=

4

7

×0.105=0.06 J
（3）當(dāng)金屬棒勻速下落時(shí)，G=F_安
則mg=BIL=

B2L2v

R+r

解得：BL=

m

=0.1
電量q=It=

△Φ

R+r

=

BLs

R+r

=0.2C
答：（1）金屬棒穩(wěn)定時(shí)的速度為7m/s．
（2）電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.06J．
（3）通過(guò)金屬棒ab的電量為0.2C．

點(diǎn)評(píng)：電磁感應(yīng)中導(dǎo)體切割引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在考試中涉及較多，應(yīng)明確受力分析、功能關(guān)系等的靈活應(yīng)用，注意表格中物理量數(shù)據(jù)的處理分析．