题目内容
【题目】如图甲所示，一对足够长的平行光滑轨道固定在水平面上，两轨道间距 l= 0.5m，左侧接一阻值 为R的电阻。有一金属棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的磁感应强度为1T的匀强磁场中。T=0 时，用一外力F 沿轨道方向拉金属棒，使金属棒以加速度 a =0.2 m/s2 做匀加速运动，外力F 与时间 t 的关系如图乙所示。
(1)求金属棒的质量 m ；
(2)当力F 达到某一值时，保持F 不再变化，金属棒继续运动3s，速度达到1.6m/s 且不再变化，测得在这 3s 内金属棒的位移 s=4.7 m，求这段时间内电阻R 消耗的电能。
【答案】（1）0.5kg；（2）1.6J
【解析】
由图乙知
（1）金属棒受到的合外力
当t=0时
由牛顿第二定律代入数值得
（2）F变为恒力后，金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，经过3s后，速度达到最大
，此后金属棒做匀速运动。
时
将F=0.4N代入
求出金属棒做变加速运动的起始时间为t=6s（该时间即为匀加速持续的时间）
该时刻金属棒的速度为
这段时间内电阻R消耗的电能
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