题目内容

【题目】如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数随时间变化的关系如图()所示.

图()

图()

()试分析说明金属杆的运动情况.

()求第末外力的瞬时功率.

()若在第秒末撤去外力,从此时开始金属杆还能走多远.

【答案】()见解析()()

【解析】试题分析:由法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律推导出金属杆两端的电压U与速度v的关系,得到v与t的关系式,即可根据图象(b),分析金属杆的运动情况;推导出安培力,根据牛顿第二定律得到外力F随时间变化的表达式,求解第2s末的速度,根据计算外力F的瞬时功率.

()电压表示数为由图象可知, 与成正比,即与成正比,杆做初速为零的匀加速运动.

()因,所以

由图象得,即,得

两秒末速度

得,则

()由题可知当时, ,则依据法拉第电磁感应定律

故解得

依据动量定理

而依据欧姆定律,即安培力

故,解得

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