Question

【題目】如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距l＝0.3m，導(dǎo)軌的左端M、N用R＝0.2的電阻連接，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌上跨放著一根電阻r＝0.1、質(zhì)量為m＝0.1kg的金屬桿，金屬桿長度也為l。整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B＝0.5T�，F(xiàn)對金屬桿施加適當?shù)睦�力使它由靜止開始運動。則金屬桿作______________________________運動時，才能使得M點電勢高于N點電勢，且R上的電壓隨時間均勻增加，增加率為0.05V/s；若導(dǎo)軌足夠長，從桿開始運動起的第4秒末，拉力的瞬時功率為____________W。

Answer 1

【答案】0.5m/s2，向右勻加速直線 4.6

【解析】

[1]桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：

E=Blv=Blat，

電阻R兩端電壓：

每秒內(nèi)電阻R兩端電壓增加：

解得：

a=0.5m/s2；

[2]從桿開始運動起的第4秒末，依據(jù)運動學公式，則瞬時速度為

v=at=0.5×4=2m/s；

根據(jù)牛頓第二定律，則

F-F安=ma

而

解得：

F=2.3N；

再由功率表達式P=Fv，則拉力的瞬時功率為

P=2.3×2=4.6W。