Question

（8分）如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中粗線(xiàn)表示），R₁＝4Ω、R₂＝8Ω（導(dǎo)軌其它部分電阻不計(jì)）。導(dǎo)軌OAC的形狀滿(mǎn)足方程（單位：m）。磁感強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面。一足夠長(zhǎng)的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn)，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計(jì)棒的電阻。求：

（1）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R₁上消耗的最大功率；

（2）導(dǎo)體棒從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)外力做多少功。

Answer 1

解析：（1）金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)      ①     I＝ε/R_總  ②

F_外＝BIL＝B²L²v/R_總  ③           ④

  ⑤    ∴    ⑥

  ⑦

（2）金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間的長(zhǎng)度隨時(shí)間變化    且 

，    ∴    ⑧

外力做的功就等于克服安培力做功，等于產(chǎn)生的電能，也等于兩電阻產(chǎn)生的焦耳熱，根據(jù)_{可得C點(diǎn)的坐標(biāo)為3，故導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=0.6s，}

_{所以焦耳熱Q=I2R總t=0.45J，因此外力做的功為0.45J}