如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN和PQ水平放置,导轨右端接理想变压器的原线圈,变压器副线圈与理想电流表、定值电阻构成一闭合电路。质量为m的导体棒ab放在导轨上,在水平外力F的作用下从t=O时刻开始在图示两虚线范围内往复运动,其速度随时问的变化规律为
。导轨的宽度为L,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度大小为B,定值电阻为R,变压器线圈匝数之比n1:n2=1:2,导体棒和导轨的电阻均不计。求:
(1)从t=0到
时间内电阻R产生的热量Q;
(2)从t=0到
时间内外力F所做的功W。

如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN和PQ水平放置,导轨右端接理想变压器的原线圈,变压器副线圈与理想电流表、定值电阻构成一闭合电路。质量为m的导体棒ab放在导轨上,在水平外力F的作用下从t=O时刻开始在图示两虚线范围内往复运动,其速度随时问的变化规律为
。导轨的宽度为L,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度大小为B,定值电阻为R,变压器线圈匝数之比n1:n2=1:2,导体棒和导轨的电阻均不计。求:
(1)从t=0到
时间内电阻R产生的热量Q;
(2)从t=0到
时间内外力F所做的功W。

解:(1)ab棒产生的瞬时电动势为
①
其有效值为
②
由
可得
③
从t=0到
时间内电阻R产生的热量为
④
(2)从t=0到
时间内电阻R产生的热量为
⑤
从t=0到
时间内ab棒动能增加
⑥
由功能关系可知:
⑦
评分标准:本题共18分,其中①②③各2分 ,④⑤⑥⑦各3分。