Question

（16分）如圖（甲）所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距L＝0.20m，電阻R＝10 W，有一質(zhì)量為1kg的導(dǎo)體桿放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直軌道面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖（乙）所示，試求：

   

（1）桿運(yùn)動(dòng)的加速度a。

（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

（3）導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)到第20s時(shí)，電阻R的電功率。

（4）若改為恒定拉力作用，但仍要導(dǎo)體棒以該加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，在不斷開(kāi)電路也不撤去磁場(chǎng)的情況下，你對(duì)該裝置能提出什么合理的改進(jìn)措施，請(qǐng)做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

Answer 1

解析：

（1）t=0時(shí)，v=0，F=ma，得a＝1m/s² 。

（2）由，得，B＝5T。

（3）v＝a t＝20 m/s，P＝（F_拉－ ma ）v，代入數(shù)據(jù)得：P＝40W。

（4）根據(jù)F － ＝ma，可以讓導(dǎo)軌間距逐漸增大，L∝，或者加隨距離變化的磁場(chǎng)B∝。