Question

如圖所示，水平放置的三條光滑平行金屬導軌a，b，c，相距均為d＝1m，導軌a，c間橫跨一質量為m＝1kg的金屬棒MN，棒與導軌始終良好接觸．棒的電阻r＝2Ω，導軌的電阻忽略不計．在導軌b，c間接一電阻為R＝2Ω的燈泡，導軌ac間接一理想伏特表．整個裝置放在磁感應強度B＝2T勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下．現對棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運動，試求：

（1）若施加的水平恒力F＝8N，則金屬棒達到穩定時速度為多少？

（2）若施加的水平外力功率恒定，棒達到穩定時速度為1.5m/s，則此時電壓表的讀數為多少？

（3）若施加的水平外力功率恒為P＝20W，經歷t＝1s時間，棒的速度達到2m/s，則此過程中燈泡產生的熱量是多少？

 

Answer 1

(1)當時，金屬棒速度達到穩定，設穩定時速度為

               解得=6m/s

  (2)設電壓表的讀數為    則有

              解得

 （3）設小燈泡和金屬棒產生的熱量分別為，，有

 由功能關系得：              可得

解析:略