Question

如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝1m，导轨a，c间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨b，c间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B＝2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：

（1）若施加的水平恒力F＝8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？

（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？

（3）若施加的水平外力功率恒为P＝20W，经历t＝1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？

 

Answer 1

【答案】

(1)当时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为

               解得=6m/s

  (2)设电压表的读数为    则有

              解得

 （3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为，，有

 由功能关系得：               可得

【解析】略