题目内容
（20分）如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。
（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；
（2）求第2s末外力F的瞬时功率；
（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3J，求回路中定值电阻R上产生的焦耳热是多少。
解析：
（1）设路端电压为U，杆的运动速度为v，有
（2分）
由图乙可得 U=0.1t （2分）
所以速度 v=1 t （2分）
因为速度v正比于时间t，所以杆做匀加速直线运动 ，且加速度 a=1m/s2 （2分）
（用其他方法证明可参照给分）
（2）在2s末，v=at=2m/s，
杆受安培力 
（2分）
由牛顿第二定律，对杆有 
，
得拉力F=0.175N （2分）
故2s末的瞬时功率 P=Fv=0.35W （2分）
(3) 在2s末， 杆的动能 
由能量守恒定律，回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.1J （3分）
根据 Q=I2Rt，有 
故在R上产生的焦耳热 
（3分）
练习册系列答案
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（2011?湖南二模）如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.30m．导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻及=0.40Ω．导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻 r=0.20Ω长度也为 L=0.30m的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示，下列说法中不正确的是（ ）
