题目内容

【题目】如图所示,两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内,相距l0.3m,导轨的左端MNR0.2的电阻连接,导轨电阻不计,导轨上跨放着一根电阻r0.1、质量为m0.1kg的金属杆,金属杆长度也为l整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B0.5T。现对金属杆施加适当的拉力使它由静止开始运动。则金属杆作______________________________运动时,才能使得M点电势高于N点电势,且R上的电压随时间均匀增加,增加率为0.05V/s;若导轨足够长,从杆开始运动起的第4秒末,拉力的瞬时功率为____________W

【答案】0.5m/s2,向右匀加速直线 4.6

【解析】

[1]杆切割磁感线产生感应电动势:

E=Blv=Blat

电阻R两端电压:

每秒内电阻R两端电压增加:

解得:

a=0.5m/s2

[2]从杆开始运动起的第4秒末,依据运动学公式,则瞬时速度为

v=at=0.5×4=2m/s

根据牛顿第二定律,则

F-F=ma

解得:

F=2.3N

再由功率表达式P=Fv,则拉力的瞬时功率为

P=2.3×2=4.6W

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