Question

如图甲所示，水平放置足够长的平行金属导轨，左右两端分别接有一个阻值为R的电阻，匀强磁场与导轨平面垂直，质量m = 0.1 kg、电阻r =的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。现用一拉力F =（0.3+0.2t）N作用在金属棒上，经过2s后撤去F，再经过0.55s金属棒停止运动。图乙所示为金属棒的v–t图象，g = 10m/s²。求：

1.金属棒与导轨之间的动摩擦因数；

2.整个过程中金属棒运动的距离；

3.从撤去F到金属棒停止的过程中，每个电阻R上产生的焦耳热。

Answer

1.

2.m

3.J 

【解析】(1)在0-2s这段时间内，根据牛顿第二定律 有

                          （2分）

由图可知                             （1分）

又因              

联立解得 ，                                    （1分）

                                     （1分）

(2) 在0--2s这段时间内的位移为   （1分）

设棒在2---2.55s时间内的位移为，

棒在 t时刻，根据牛顿第二定律  有

                                 （1分）

在t到t+（）时间内     

                             （1分）

                    （1分）

                                （1分）

代入数据得  m                                   

整个过程中金属棒运动的距离m         （1分）

（3）从撤去拉力到棒停止的过程中，根据能量守恒定律 有

                                  （2分）

J                                           （1分）

每个电阻R上产生的焦耳热J       （2分）