题目内容
如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.30 m。导轨电阻忽略不计，其间连接有定值电阻R=0.40 Ω。导轨上静置一质量m=0.10 kg、电阻r=0.20 Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使它由静止开始运动（金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直），电流传感器（不计传感器的电阻）可将通过R的电流I即时采集并输入计算机，获得电流I随时间t变化的关系如图所示。求金属杆开始运动2.0 s时：
（1）金属杆ab受到安培力的大小和方向；
（2）金属杆的速率；
（3）对图象分析表明，金属杆在外力作用下做的是匀加速运动，加速度大小a=0.40 m/s2，计算2.0 s时外力F做功的功率。
【答案】
，方向水平向左 
【解析】
（1）由图可知2.0s时通过金属杆ab的电流为0.2A,
设此时金属杆受到的安培力为
，根据安培力公式有
解得：，方向水平向左；
（2）设金属杆产生的感应电动势为E，根据闭合电路欧姆定律
解得：
；
设金属杆在2.0s时的速率为v1，则
解得：；
(3)根据牛顿第二定律
解得：在2.0s时拉力
设2.0s时拉力F做功的功率为P，则
解得：。
【考点】牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律
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