Question

如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上，两导轨间距L＝0.20cm，两导轨的左端之间所接受的电阻R＝0.40，导轨上停放一质量m＝0.10kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r＝0.10，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B＝0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示．求金属杆开始运动经t＝5.0s时， (1) 通过金属杆的感应电流的大小和方向； (2) 金属杆的速度大小； (3) 外力F的瞬时功率．

Answer 1

答案：
解析：

(1)	由图象可知，………………………(1分) 此时电路中的电流(即通过金属杆的电流) 用右手定则判断出，此时电流的方向由b指向a…………………………(1分)
(2)	金属杆产生的感应电动势…………………………(1分) 因……(1分)
(3)	金属杆速度为v时，电压表的示数应为 由图象可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均与不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动…………………(1分) 金属杆运动的加速度 根据牛顿第二定律，在5.0s末时对金属杆有F—BIL＝ma，解得F＝0.20N……(1分) 此时F的瞬时功率P＝Fv＝1.0W…………………………(1分)