题目内容
【题目】如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝1m，导轨ac间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的总电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B＝2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外力功率恒定，经过t＝1s时间棒达到稳定时速度3m／s．试求：
（1）金属棒达到稳定时施加水平恒力F为多大?水平外力F的功率为多少?
（2）金属棒达到稳定时电压表的读数为多少?
（3）此过程中灯泡产生的热量是多少?
【答案】（1）4N，12W（2）U=10V（3）
【解析】试题分析：（1）当
时，金属棒速度达到稳定，则
，联立得
，
。
（2）设电压表的读数为U，则有
，代入数据得
。
（3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为
，根据焦耳定律得知：
由功能关系得：
，代入数据得
。
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