Question

【題目】如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌、固定在同一水平面上，兩導軌間距，電阻，導軌上停放一質量、電阻的金屬桿，導軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度的勻強磁場中，磁場方向豎直向下，現用一外力沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表的示數隨時間變化的關系如圖（）所示．

圖（）	圖（）

（）試分析說明金屬桿的運動情況．

（）求第末外力的瞬時功率．

（）若在第秒末撤去外力，從此時開始金屬桿還能走多遠．

Answer 1

【答案】（）見解析（）（）

【解析】試題分析：由法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律推導出金屬桿兩端的電壓U與速度v的關系，得到v與t的關系式，即可根據圖象（b），分析金屬桿的運動情況；推導出安培力，根據牛頓第二定律得到外力F隨時間變化的表達式，求解第2s末的速度，根據計算外力F的瞬時功率．

（）電壓表示數為由圖象可知， 與成正比，即與成正比，桿做初速為零的勻加速運動．

（）因，所以

由圖象得，即，得

兩秒末速度

得，則

（）由題可知當時， ，則依據法拉第電磁感應定律

故解得

依據動量定理

而依據歐姆定律，即安培力

故，解得