【题目】如图所示,间距L=0.2m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内,两端的导轨均无限长,在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4T、方向竖直向上,B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R=0.1Ω、质量m=0.1kg、对一道电磁感应题的释疑长为L=0.2m的相同导体杆K、Q分别放置在导轨上,K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂,绳上加一个竖直向下的大小为F1的力,K杆始终保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F2作用下沿导轨向下运动。
如果F1=k1t(式中k为常数、t单位s、F单位为N),F2=k2v+0.4(式中:k2是常数、v为Q运动的速度、单位为m/s,F的单位为N),当Q杆自静止开始沿导轨下滑s=2m的过程中,Q杆上电阻产生的焦耳热为1J,求该过程拉力F2做的功W?(不计导轨电阻和各处的摩擦,绳不可伸长,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8 )
【解答】
这里的解答很简洁,但方法很巧妙,慢慢品味会更有趣。
本题更有意思的是,我们可以得出力F与位移s的关系,然后计算力F对位移s的积分,得到做功的数值为1.38J。
两种解法结论不同,这是为什么呢?你能找出其中的缘由吗?可以思考一下。
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