Question

【题目】如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t变化关系如图乙所示。求：

(1)金属杆在5s末的运动速率

(2)第4s末时外力F的功率

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】(1)由题意，电压表的示数为

5s末电压表的示数 ，

所以代入数据可得

(2)由及U-t图像可知,U随时间均匀变化,导体棒在力F作用下匀加速运动

代入数据可得

在4s末，金属杆的切割速度为

此时拉力F为

所以4s末拉力F的功率为