A、如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R...

A、如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．现在一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示．求：
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（1）外力在0时刻的值F=？外力在30秒时的值F=？
（2）杆的质量m=？加速度a=？

（1）0时刻导体杆静止，电路中无感应电流，由图读出F和外力在30秒时的值F．（2）导体棒运动时切割磁感线产生感应电流，使棒受到向左的安培力，根据感应电流的大小写出安培力的表达式，结合牛顿第二定律求出F与t的关系式，然后将图象上的数据代入即可求解m和a．【解析】（1）由图知，t=0，F=1N；t=30s时，F=4N，（2）导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用υ表示其速度，t表示时间，则有： υ=at ① 杆切割磁感线产生的感应电动势为： E=Blυ ② 在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流为 I= ③ 杆受到的安培力为 f=BIl ④ 根据牛顿第二定律，有 F-f=ma ⑤ 联立以上各式，得 F=ma+at ⑥ 将t=0，F=1N；t=30s，F=4N，代入解得m=0.1kg，a=10m/s2 答：（1）外力在0时刻的值F=1N；外力在30秒时的值F=30N．（2）杆的质量m=0.1kg，加速度a=10m/s2．

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考点分析：

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试题属性

题型：解答题
难度：中等