Question

如图所示,两根固定在水平面上的光滑平行金属导轨MN和PQ,一端接有阻值为R的电阻,处于方向竖直向下的匀强磁场中.在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆,金属杆的电阻为r,金属杆与导轨接触良好,导轨足够长且电阻不计.金属杆在垂直于杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时,电阻R上的消耗的电功率为P,从某一时刻开始撤去水平恒力F.求撤去水平力后:

⑴ 当电阻R上消耗的功率为时,金属杆的加速度大小和方向.

⑵ 求撤去F后直至金属杆静止的整个过程中电阻R上产生的焦耳热.

Answer

,方向水平向左；(2)

【解析】

试题分析：(1)当金属杆匀速运动时，拉力F=BIL=BL

电阻R上的电功率为时， 得：

此时：安培力FA′＝F2

由牛顿第二定律得：，方向向左．

（2）当金属杆匀速运动时，拉力的功率等于回路中的总电功率

解得：

由功能关系得，回路中的总焦耳热

电阻R上产生的焦耳热

考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率

【名师点睛】本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率等相关问题。属于难度很大的题目。 本题考查了求导体棒的加速度、导体棒的最大速度，分析清楚金属杆的运动过程是正确解题的前提与关键；当金属杆受到的安培力与拉力相等时，杆做匀速直线运动，速度达到最大．此时拉力的功率等于回路中的总电功率；同时还要知道回路中电功率的分配规律：因为是通过内外电阻的电流相等，所以焦耳热（电功率）与电阻成正比。