Question

【题目】（加试题）如图所示，倾角θ=370、间距l＝0.1m的足够长金属导轨底端接有阻值R=0.1Ω的电阻，质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数μ=0.45。建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x。在0.2m≤x≤0.8m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。从t=0时刻起，棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下从x=0处由静止开始沿斜面向上运动，其速度与位移x满足v=kx（可导出a=kv）k=5s-1。当棒ab运动至x1=0.2m处时，电阻R消耗的电功率P=0.12W，运动至x2=0.8m处时撤去外力F，此后棒ab将继续运动，最终返回至x=0处。棒ab始终保持与导轨垂直，不计其它电阻，求：（提示：可以用F－x图象下的“面积”代表力F做的功

（1）磁感应强度B的大小

（2）外力F随位移x变化的关系式；

（3）在棒ab整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q。

Answer 1

【答案】（1）；（2）无磁场区间：；有磁场区间：；（3）

【解析】

（1）由

E=Blv，

解得

（2）无磁场区间： ，a=5v=25x

有磁场区间：

（3）上升过程中克服安培力做功（梯形面积）

撤去外力后，棒ab上升的最大距离为s，再次进入磁场时的速度为v＇，则：

解得v＇=2m/s

由于

故棒再次进入磁场后做匀速运动；

下降过程中克服安培力做功：