Question

如图所示，水平设置的三条光滑平行金属导轨a、b、c位于同一水平面上，a与b、b与c相距均为d=1m，导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN，棒与三条导轨垂直，且始终接触良好．棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动．若施加的水平外力功率恒定，且棒达到稳定时的速度为1.5m/s，则水平外力的功率为

 

W，此时电压表读数为

 

V．

Answer 1

分析：当棒子达到稳定速度时，拉力等于安培力，根据闭合电路欧姆定律、结合切割产生的感应电动势大小求出安培力的大小，从而求出水平外力的功率．电压表的示数等于整个棒子产生的电动势减去下半部分的内电压．

解答：解：E=Bdv=2×1×1.5V=3V，
产生的感应电流I=

E

R总

=

E

R+ r 2

=

3

2+1

A=1A
则安培力的大小F_A=BId=2×1×1N=2N．
则水平外力的功率P=Fv=F_Av=2×1.5W=3W．
电压表的示数U=B?2dv-I?

r

2

=2×2×1.5-1×1V=5V．
故答案为：3，5．

点评：本题其他部分都是常规问题，只有要注意电压表的读数不等于灯泡的电压，而是金属棒上半部分产生的感应电动势与灯泡电压之和．