Question

【题目】如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨，相距均为，导轨ac间横跨一质量为的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触。棒的电阻，导轨的电阻忽略不计。在导轨bc间接一电阻为的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表。整个装置放在磁感应强度匀强磁场中，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，试求：

若施加的水平恒力，则金属棒达到稳定时速度为多少？

若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为，则此时电压表的读数为多少？

Answer 1

【答案】5V

【解析】（1）当金属棒速度达到稳定时，金属棒做匀速直线运动，设稳定时速度为，根据平衡条件可得：，

而安培力大小，又已知，代入数据解得：。

（2）设电压表的读数为U，由电路图的结构可以得出：电压表的读数，

再根据欧姆定律和串联电路的分压原理可得：，

设棒达到稳定速度，由法拉第电磁感应定律得：感应电动势

代入已知数据解得：。