Question

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=0.2 m，电阻R=0.4 Ω，导轨上停放一质量m=0.1 kg、电阻r=0.1 Ω的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B=0.5 T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：

     

甲                                        乙

(1)金属杆在5 s末的运动速率。

(2)第4 s末时外力F的功率。

Answer 1

解：(1)因为：U=RBLv/(R+r)

所以：

即a=0.75 m/s²

金属棒做0.75 m/s²的匀加速直线运动

v₅=at₅=3.75 m/s。

(2)v₄=at₄=3 m/s

此时：I==0.6 A

F_安=BIL=0.06 N

对金属棒：F－F_安＝ma  F＝0.135 N

故：P_F=Fv₄=0.405 W。