Question

如圖a所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌距L= 0.2m ，電阻R=0.4Ω，導軌上停放一質量 m=0.1kg、電阻 r=0.1Ω的金屬桿，導軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感強度B= 0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．現用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表的示數U隨時間t變化的關系如圖b所示 

（1）試分析說明金屬桿的運動情況；

（2）求第2s末外力F的瞬時功率。

Answer 1

（1）金屬桿應水平向右做勻加速直線運動

（2）外力F的功率。

解析:

（1）金屬桿速度為v 時，電壓表的示數為

則 ，由圖象可知V/s，

故金屬桿的加速度應恒定，即金屬桿應水平向右做勻加速直線運動

（2）由（1）可得  

由第2秒末桿的速度，此時桿受到的安培力 

由牛頓第二定律得  則

故外力F的功率。