Question

如圖甲所示，水平面上兩根足夠長(zhǎng)的的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)=0.5m,一端通過導(dǎo)線與阻值為R=0.5的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=0.5kg的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì);導(dǎo)軌所在位置有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上，現(xiàn)在給金屬桿施加一水平向右的的恒定拉力F，并每隔0.2s測(cè)量一次導(dǎo)體棒的速度，乙圖是根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描繪出導(dǎo)體棒的v-t圖象。求:

小題1:力F的大小;
小題2:t=2s時(shí)導(dǎo)體棒的加速度；
小題3:估算3.2s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

小題1:F=5N
小題2:
小題3:

（1）由圖像可知，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到10m/s時(shí)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度v₁=10m/s。則：F_安=F
又： ………………………………（1分）
…………………………………（1分）
……………………………………（1分）
解得：F=5N……………………………………（1分）
（2）由圖像可知，時(shí)導(dǎo)體棒的速度。此時(shí)導(dǎo)體棒上的電動(dòng)勢(shì)
……………………（1分）
由牛頓第二定律得    …………………………（2分）
解得……………（1分）
（3）由圖像可知，到3.2s處，圖線下方小方格的個(gè)數(shù)為38個(gè)（38~40均正常），每小方格代表的位移是△x=1×0.4m=0.4m，所以3.2s內(nèi)導(dǎo)體的位移x=0.4×38m=15.2m，…………（1分)
此時(shí)導(dǎo)體棒的速度v₃="8m/s " ,……………………………………（1分）
由能量守恒定律得：……………………（1分）
解得…………………………（1分）