Question

如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1m，導軌左端連接一個R＝2Ω的電阻，將一根質量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應強度為B＝2T的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下，現對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動，解答以下問題。

（1）若施加的水平外力恒為F＝8N，則金屬棒達到的穩定速度ν₁是多少？

（2）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則金屬棒達到的穩定速度ν₂是多少？

（3）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則從金屬棒開始運動到速度 v₃＝2m／s的過程中電阻R產生的熱量為8.6J，則該過程中所需的時間是多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）4m/s （2）3m/s（3）0.5s

【解析】

試題分析：（1）當穩定時候安培力等于拉力F ，即 F=BIL

I= E/R

E= BLv₁

代入得 v₁= FR/B²L² =4m/s

（2）當穩定時候安培力等于拉力F ，即 F = BIL

I = E/R

E = BLv₂

P = Fv₂

代入得 v₂= =3m/s

(3) 由動能定理   Pt - w= mv₃²/2  其中 w = Q =8.6J

解得 t =0.5s

考點：此題考查法拉第電磁感應定律及動能定理和力的平衡等知識點。