Question

【题目】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＝0.30 m．导轨电阻忽略不计，其间接有固定电阻R＝0.40 Ω.导轨上停放一质量为m＝0.10 kg、电阻r＝0.20 Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B＝0.50 T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，使之由静止开始做匀加速直线运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，并获得U随时间t的关系如图乙所示．求：

(1)金属杆加速度的大小；

(2)第2 s末外力的瞬时功率．

Answer 1

【答案】（1）1.0 m/s2（2）0.35W

【解析】

试题（1）设金属杆的运动速度为v，则感应电动势E=BLv

通过电阻R的电流

电阻R两端的电压

由图乙可得U=kt，k=0．1

解得：

金属杆做匀加速运动，加速度

（2）在2s末，安培力

设外力大小为F2，由F2-F安=ma，解得F2=0．175N

故2s末F的瞬时功率P=F2v2=F2at=0．35W