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如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是放在同一水...

如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是放在同一水平面内的平行长直导轨,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒,导体棒与轨道间的滑动摩擦系数为μ=0.2.从零时刻开始,对ab施加一个方向水平向右的恒定拉力F,使其从静止开始沿导轨运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好,图乙是棒的速度一时间关系图象,其中AO是图象在O点的切线,AB是图象的渐近线.(g取10m/s2,除R以外,其余部分的电阻均不计)求:
(1)恒力F的大小为多少?
(2)当棒的速度达到υ=6m/s时,导体棒的加速度大小为多少?
(3)从0到6s这段时间内电阻上产生的热量为Q=4.3J.求此过程中导体棒运动的位移S为多少?
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由图读出t=0时刻导体的加速度,由牛顿第二定律求出F.导体运动后,水平方向受到F、安培力和摩擦力三个力.由图读出匀速运动时速度,根据平衡条件求出电阻,再求υ=6m/s时,导体棒的加速度大小.运用能量守恒定律求导体棒运动的位移S. 【解析】 (1)由图象可知a=2.5 m/s2          由牛顿第二定律,得F-f=ma            F=f+ma=μmg+ma=0.45 N      (2)当导体棒匀速运动时v=10m/s        由F=BIL+f 又    代入解得R=0.4Ω        当速度υ=6m/s时,F-BI1L-f=ma1 又        解得a1=1m/s2      (3)根据能量守恒定律,得        Fs-fs=+Q        解得s=30 m  答:(1)恒力F的大小为0.45 N. (2)当棒的速度达到υ=6m/s时,导体棒的加速度大小为1m/s2. (3)此过程中导体棒运动的位移S为30 m.
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考点分析:
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D.s1~s2过程中物体可能在做变加速直线
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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