Question

【题目】如图所示，水平面内固定的三条光滑平行金属导轨a、b、c，相距均为d=2m，导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的总电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B=2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外力功率恒定，经过t=2s时间棒的速度达到=3m/s且以后稳定．试求：

（1）金属棒速度稳定时施加的水平恒力F为多大?

（2）水平外力F的功率为多少?

（3）在此t=2s时间内金属棒产生的热量是多少?

Answer 1

【答案】（1）16N（2）48W（3）30．5J

【解析】

试题分析：（1）金属棒速度达到稳定，有：

而，

联立得：F=16N

（2）=48W

（3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为、，根据焦耳定律得知：

由功能关系得：Pt=++

代入数据得：=30．5J