Question

如图甲所示，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L=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量为m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感度强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，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变化的关系如图乙所示. 求：

   （1）金属杆在第5s末的运动速度；

   （2）第5s末外力F的瞬时功率.

Answer 1

（1）由乙图知时，电压表读数U=0.2V

    设5s末的速度为v

    由

    电路中的电流为I=E/（R+r）

    解得E=I（R+r）=0.5×（0.4+0.1）=0.25A

    此时棒产生的电动势为E=BLv

    解得v=E/BL=0.25/(0.5×0.2)=2.5m/s

（2）因U与v成正比，所以棒做匀加速运动

    其加速度

    由

    得

    =0.1N

    功率W