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 如图,宽度为L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布。将质量m=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并与框架接触良好。以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标。金属棒从x0=1 m处以v0=2m/s的初速度,沿x轴负方向做a=2m/s2的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。求:

(1)金属棒ab运动0.5 m,框架产生的焦耳热Q

(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;

(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出经过0.4s金属棒的运动距离s,以及0.4s时回路内的电阻R,然后代入q==求解。指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。

 

答案

 (1)0.1J  (2)R=0.4(3)错误  0.4c

解析:(1)金属棒仅受安培力作用,其大小Fma=0.2N,金属棒运动0.5m,框架中间生的焦耳热等于克服安培力做的功,所以QFs=0.1J,

(2)金属棒所受安培力为FBILI==,F==ma,由于棒做匀减速运动,v=,所以R==0.4(SI),

(3)错误之处是把0.4s时回路内的电阻R代入q=进行计算,正确解法是qIt,因为FBILmaq==0.4C。

 

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