Question

如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1m，導軌左端連接一個R＝2Ω的電阻，將一根質量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應強度為B＝2T的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下，現對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動，解答以下問題。

（1）若施加的水平外力恒為F＝8N，則金屬棒達到的穩定速度ν₁是多少？
（2）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則金屬棒達到的穩定速度ν₂是多少？
（3）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則從金屬棒開始運動到速度 v₃＝2m／s的過程中電阻R產生的熱量為8.6J，則該過程中所需的時間是多少？

Answer 1

（1）4m/s （2）3m/s（3）0.5s

解析試題分析：（1）當穩定時候安培力等于拉力F ，即 F="BIL"
I= E/R
E= BLv₁
代入得 v₁= FR/B²L² ="4m/s"
（2）當穩定時候安培力等于拉力F ，即 F =" BIL"
I = E/R
E = BLv₂
P = Fv₂
代入得 v₂= =3m/s
(3) 由動能定理   Pt - w= mv₃²/2 其中 w =" Q" =8.6J
解得 t =0.5s
考點：此題考查法拉第電磁感應定律及動能定理和力的平衡等知識點。