Question

【题目】如图(甲) 所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距L为0.5m，导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒cd的电阻r=2Ω，导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T.若棒以1m/s的初速度向右运动，同时对棒施加水平向右的拉力下作用，并保持拉力的功率恒为4W.从此时开始计时，经过2s金属棒的速度稳定不变，图(乙)为安培力与时间的关系图像。试求：

(1)金属棒的最大速度；

(2)金属棒的速度为3m/s时的加速度；

(3)求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热.

Answer 1

【答案】（1） （2）（3）QR=3.25J

【解析】试题分析：（1）金属棒速度最大时，所受合外力为零，即，而，，

解出。

（2）速度为时，感应电动势，电流，

金属棒受到的拉力，根据牛顿第二定律

解得。

（3）在此过程中，由动能定理得，，

则。