Question

如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的光滑平行金属导轨MN 和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M 和P 之间接有阻值为R＝3.0Ω 的定值电阻，导体棒ab 长l＝0.5m,质量m=1kg，其电阻为r＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T.现使ab 以v₀＝10m/s 的速度向右做匀速运动.

（1）使ab棒向右匀速的拉力F 为多少？
（2）若撤掉拉力F，当导体棒速度v＝5m/s 时，试求导体棒的加速度大小为多少？
（3）试求从撤掉拉力F 后，直至导体棒ab 停止的过程中，在电阻R 上消耗的焦耳热。

Answer 1

（1）0.1N（2）（3）37.5J

解析试题分析：（1）以杆为研究对象，当它匀速运动时，外力等于安培力：


解得：
（2）由牛顿第二定律得：

又：
解得：
（3）根据功能原理知，导体棒动能的减少转化为全电路电阻消耗的电能，即：

据回路电阻上能量消耗的关系可以得出在电阻R上消耗的焦耳热
Q_R=37.5J
考点：此题考查了法拉第电磁感应定律和牛顿定律及能量守恒定律等知识点。