Question

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

（1）试分析说明金属杆的运动情况；

（2）求第2s末外力F的瞬时功率。

Answer 1

（1）金属杆应水平向右做匀加速直线运动

（2）外力F的功率。

解析:

（1）金属杆速度为v 时，电压表的示数为

则 ，由图象可知V/s，

故金属杆的加速度应恒定，即金属杆应水平向右做匀加速直线运动

（2）由（1）可得  

由第2秒末杆的速度，此时杆受到的安培力 

由牛顿第二定律得  则

故外力F的功率。