解题思路:(1)根据电量表达式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律,即可求解;
(2)根据牛顿第二定律,结合安培力公式与运动学公式,即可求解;
(3)由牛顿第二定律,与安培力公式可求出拉力与时间的关系式,并作出图象.
(1)设全过程中平均感应电动势为E,平均感应电流为I,时间△t,
则通过电阻R的电荷量:
q=I△t,I=
E
R,E=
△φ
△t=
2BLs
△t.
得q=
2BLs
R=1C
(2)拉力撤去时,导体杆的速度为v,拉力撤去后杆运动时间为△t2,平均感应电流为I2,
根据牛顿第二定律有:
BI2L2=m
v
△t2,
BI2L△t2=mv
∵I2△t2=q′=
q
2=
BLs
R
∴
B2L2s
R=mv,
v=
B2L2s
mR=
22×12×0.5
0.5×2m/s=2m/s2
所以a=
v2
(3)F=ma+BIL=ma+
B2L2at
R,
拉力作用时间t=
v
a=0.5s,此时Fmax=6N;
t=0时,F=ma=2N
画出拉力随时间变化的F-t图象
答:全过程中通过电阻R的电荷量为1C,匀加速运动的加速度为4m/s2.
点评:
本题考点: 法拉第电磁感应定律;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律;安培力.
考点点评: 考查电学知识,并与力、运动相综合,掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律等规律的应用,同时学会作关系式的图象.