Question

【题目】如图所示，两平行金属导轨位于水平面上，相距L=1m，左端与一阻值R=2Ω的电阻相连。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T，方向竖直向下。一质量为m=1kg、电阻为r=1Ω的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知电阻R消耗的功率为P=8W，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，导轨的电阻可忽略。求：

(1)导体棒匀速运动的速率v；

(2)水平外力F的大小；

(3)若撤去水平外力F后，导体棒沿导轨运动s=1.5m停下来，则这一过程中电阻R产生的焦耳热是多少？

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)根据电阻消耗的功率可知回路中的电流

根据闭合电路欧姆定律可知电动势

导体切割磁感线根据可知导体棒的速率为

(2)导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件可知外力

(3)从撤去外力到导体棒停下，根据动能定理

解得回路中产生的总焦耳热为

则电阻上产生的焦耳热为