Question

【題目】如圖所示，水平放置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌，相距均為，導(dǎo)軌ac間橫跨一質(zhì)量為的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌始終良好接觸。棒的電阻，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。在導(dǎo)軌bc間接一電阻為的燈泡，導(dǎo)軌ac間接一理想伏特表。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，試求：

若施加的水平恒力，則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多少？

若施加的水平外力功率恒定，棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為，則此時(shí)電壓表的讀數(shù)為多少？

Answer 1

【答案】5V

【解析】（1）當(dāng)金屬棒速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)穩(wěn)定時(shí)速度為，根據(jù)平衡條件可得：，

而安培力大小，又已知，代入數(shù)據(jù)解得：。

（2）設(shè)電壓表的讀數(shù)為U，由電路圖的結(jié)構(gòu)可以得出：電壓表的讀數(shù)，

再根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的分壓原理可得：，

設(shè)棒達(dá)到穩(wěn)定速度，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

代入已知數(shù)據(jù)解得：。