Question

【题目】图（a），光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T。现用一外力F沿水平方向拉金属杆，使之由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）。

(1)5s末电阻R上消耗的电功率为多大？

(2)分析说明金属杆的运动情况；

(3)写出外力F随时间t变化的表达式。

Answer 1

【答案】(1)10W；(2)金属杆做初速度为零匀加速直线运动；(3)

【解析】

(1)由图（b）知，t=5s时

U=2V

所以电阻R上消耗的电功率为

(2)

可知，因U随时间均匀变化，故v也随时间均匀变化，金属杆做初速度为零匀加速直线运动。

(3)由牛顿第二定律

代入数据得