Question

【題目】如圖甲所示，相距為L的兩平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在絕緣水平面上，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ， 導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)．兩根相同的金屬棒c和d與導(dǎo)軌垂直放置，它們的質(zhì)量均為m ， 電阻均為R ， 間距為s0 ， 與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為μ ， 設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等．在t＝0時(shí)刻，對c棒施加一水平向右的力，使其從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動．在t0時(shí)刻，d棒開始運(yùn)動，此后保持水平力不變，由速度傳感器測得兩金屬棒的v－t圖象如圖乙所示，從t1時(shí)刻開始兩金屬棒以相同的加速度做勻加速直線運(yùn)動，此時(shí)兩金屬棒的間距為s ， 試求：

（1）在0至t1時(shí)間內(nèi)通過金屬棒c的電荷量；
（2）t0時(shí)刻回路的電功率和金屬棒c的速度大�。�
（3）t1時(shí)刻兩金屬棒的加速度大�。�

Answer 1

【答案】
（1）

在0至t1這段時(shí)間內(nèi)I＝ 在

又I＝

解得：q＝

（2）

設(shè)在t0時(shí)刻回路的瞬時(shí)感應(yīng)電流為I，則對金屬棒d由平衡條件得：BIL＝μmg

t0時(shí)刻回路的電功率P＝I2·2R

解得：P＝

由歐姆定律得：I＝

解得 ＝

（3）

設(shè)在t0時(shí)刻，水平外力為F0，金屬棒c的加速度為a0，

由牛頓第二定律得：F0－μmg－BIL＝ma0

而a0＝

從t1時(shí)刻起，對兩金屬棒組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律有F0－2μmg＝2ma

解得：a＝ ＝

【解析】(1)在0至t1這段時(shí)間內(nèi)I＝ 在
又I＝
解得：q＝ (2)設(shè)在t0時(shí)刻回路的瞬時(shí)感應(yīng)電流為I ， 則對金屬棒d由平衡條件得：BIL＝μmg
t0時(shí)刻回路的電功率P＝I2·2R
解得：P＝
由歐姆定律得：I＝
解得 ＝ (3)設(shè)在t0時(shí)刻，水平外力為F0 ， 金屬棒c的加速度為a0 ，
由牛頓第二定律得：F0－μmg－BIL＝ma0
而a0＝
從t1時(shí)刻起，對兩金屬棒組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律有F0－2μmg＝2ma
解得：a＝ ＝ .
【考點(diǎn)精析】利用牛頓定律與圖象對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的運(yùn)動規(guī)律；對牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F合=ma，F(xiàn)合是力，ma是力的作用效果，特別要注意不能把ma看作是力．