Question

如圖甲所示，固定于水平桌面上的金屬導(dǎo)軌abcd足夠長(zhǎng)，金屬棒ef擱在導(dǎo)軌上，可無(wú)摩擦地滑動(dòng)，此時(shí)bcfe構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形．金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計(jì)．在t=0的時(shí)刻，導(dǎo)軌間加一豎直向下的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙所示．為使金屬棒ef在0－t₁保持靜止，在金屬棒ef上施加一水平拉力F, 從時(shí)刻起保持此時(shí)的水平拉力F不變，金屬棒ef在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)了s后剛好達(dá)到最大速度，求：

（1）在t=時(shí)刻該水平拉力F的大小和方向；

（2）金屬棒ef在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的最大速度；

（3）從t=0開(kāi)始到金屬棒ef達(dá)到最大速度的過(guò)程中，金屬棒ef中產(chǎn)生的熱量．

 

Answer 1

解析：（1）時(shí)刻，   （1分）

        （2分）

        所以外力   （1分）  方向水平向右（1分）

 （2）當(dāng)金屬棒的速度最大時(shí)   （1分）  （1分）

                  此時(shí)                          （1分）

         當(dāng)金屬棒的速度最大時(shí)即（1分） 

             所以                                  （1分） 

  （3）金屬棒靜止時(shí)                   （2分）

          金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最大速度階段由能量守恒得

               （2分）

      所以，全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱    （2分）