Question

如图甲所示，固定于水平桌面上的金属导轨abcd足够长，金属棒ef搁在导轨上，可无摩擦地滑动，此时bcfe构成一个边长为l的正方形。金属棒的电阻为r，其余部分的电阻不计。在t=0的时刻，导轨间加一竖直向下的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。为使金属棒ef在0－t₁保持静止，在金属棒ef上施加一水平拉力F，从时刻起保持此时的水平拉力F不变，金属棒ef在导轨上运动了s后刚好达到最大速度，求：
（1）在t=时刻该水平拉力F的大小和方向；
（2）金属棒ef在导轨上运动的最大速度；
（3）从t=0开始到金属棒ef达到最大速度的过程中，金属棒ef中产生的热量。

Answer 1

解析：（1）时刻，

所以外力，方向水平向右
（2）当金属棒的速度最大时

此时
当金属棒的速度最大时即
所以
（3）金属棒静止时，
金属棒从开始运动到最大速度阶段由能量守恒得 

 所以，全过程产生的焦耳热。