Question

如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距，电阻，导轨上停放一质量、电阻的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，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）试分析计算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

【答案】金属杆水平向右做匀加速直线运动         

【解析】

（1）金属杆速度为v时，电压表的示数应为

则由题图可知：

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：

则第2s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

【考点】牛顿第二定律；法拉第电磁感应定律；欧姆定律