Question

如图所示，质量为M＝2kg的金属导轨abcd放在光滑的水平绝缘平面上，导轨bc段长为l＝0.5m、电阻为r＝0.4Ω，导轨其余部分电阻不计。一根质量为m＝0.6kg、电阻为R＝0.2Ω的金属棒PQ平行于bc放置，棒与导轨间的动摩擦因数为m＝0.2，棒的左端有两个绝缘立柱e、f。导轨处在大小为B＝0.8T的匀强磁场中，以ef为界，其左端磁场方向竖直向上，右端磁场水平向右。现在导轨上作用一个方向水平向左的拉力，使导轨又以a＝0.2m/s²的加速度由静止开始运动，当P、Q中电流达到I＝4A时，导轨改做匀速直线运动。若导轨足够长，求：
（1）导轨运动后，比较P、Q两点电势的高低；
（2）导轨做匀速运动时，水平拉力的大小；
（3）导轨做匀加速运动的过程中，水平拉力的最小值；
（4）当导体棒上消耗的功率为0.8W时，水平拉力的功率。

Answer 1

（1）P点电势较高，（2）F＝BIL＋f＝BIL＋m（mg－BIL）＝2.48 N，（3）F－BIL－m（mg－BIL）＝Ma，I＝BLv /（R＋r），所以F－－m（mg－）＝Ma，当v＝0时F有最小值为1.6 N，（4）I＝＝2A，I＝BLv /（R＋r），所以v＝3 m/s，则F＝2.24 N，P＝Fv＝6.72W。