如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.3m.导轨电阻忽略不计

2025-05-09 12:11:46
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回答1:

(1)设路端电压为U,杆的运动速度为v,则有
  E=BLv,I=

E
R+r
,U=IR
联立得   U=
BLvR
R+r
=0.1v
由图乙可得  U=0.2t(V)           
所以速度    v=2t(m/s)
(2)由上式v=2t知,金属杆的加速度为a=2m/s2,在2s末金属杆的速度为  v=at=4m/s,
此时杆受到的安培力大小为   F/=BIL=
(BL)2v
R+r
=0.15
N
由牛顿第二定律,对杆有F-F′=ma,
解得,F=0.35N
(3)在2s末,杆的动能为  EK
1
2
mv2=0.8
J
由能量守恒定律,回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.4J
答:(1)金属杆的瞬时速度随时间变化的表达式为v=2t(m/s);
(2)第2s末外力F的大小为0.35N;
(3)如果水平外力从静止起拉动杆2s所做的功为1.2J,整个回路中产生的焦耳热是0.4J.