题目内容
【题目】如图所示，一对足够长平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距为L，左侧接两个阻值为R、额定功率为P的相同灯泡甲和乙，其中乙灯泡处于断开状态。有一质量为m、电阻为r的金属棒静止且与两轨道垂直地放在轨道上，轨道的电阻忽略不计。整个装置处于垂直轨道平面竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一恒定的外力沿轨道方向拉金属棒，最终甲灯泡刚好正常发光，请回答如下问题：
(1)简述金属棒做什么运动？
(2)最终金属棒运动的速度是多少？
(3)在甲灯泡正常发光后，闭合开关K，则在闭合K的瞬间金属棒的加速度是多少？
【答案】(1）金属棒先做加速度减小速度增加的变加速运动，最终做匀速直线运动（2）
（3）
【解析】（1）金属棒受向右的拉力和向左的安培力作用，开始时拉力大于安培力，金属棒做加速运动，随速度的增加，感应电流增大，安培力增大，则加速度逐渐减小，当加速度为零时速度达到最大，最后匀速运动；此题只最终甲灯泡刚好正常发光，说明通过甲灯的感应电流不变，根据欧姆定律得 
可知，金属棒的速度不变，做匀速直线运动．
（2）由P=I2R得
又
联立解得
（3）在甲灯泡正常发光后，闭合开关K，两灯并联，此时金属棒产生的感应电动势为 E=BLv=（R+r）
电路中感应电流为 I′=
根据牛顿第二定律得 F-BI′L=ma 又 F=BIL
解得 
，负号表示加速度方向向左
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