题目内容
【题目】如图(甲) 所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距L为0.5m，导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒cd的电阻r=2Ω，导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T.若棒以1m/s的初速度向右运动，同时对棒施加水平向右的拉力下作用，并保持拉力的功率恒为4W.从此时开始计时，经过2s金属棒的速度稳定不变，图(乙)为安培力与时间的关系图像。试求：
(1)金属棒的最大速度；
(2)金属棒的速度为3m/s时的加速度；
(3)求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热.
【答案】（1）
（2）
（3）QR=3.25J
【解析】试题分析：（1）金属棒速度最大时，所受合外力为零，即
，而
，
，
解出
。
（2）速度为
时，感应电动势
，电流
，
金属棒受到的拉力
，根据牛顿第二定律
解得
。
（3）在此过程中，由动能定理得，
，
则
。
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