Question

【題目】如圖(甲) 所示，MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距L為0.5m，導軌左端連接一個阻值為2Ω的定值電阻R，將一根質量為0.2kg的金屬棒cd垂直放置在導軌上，且與導軌接觸良好，金屬棒cd的電阻r=2Ω，導軌電阻不計，整個裝置處于垂直導軌平面向下的勻強磁場中，磁感應強度B=2T.若棒以1m/s的初速度向右運動，同時對棒施加水平向右的拉力下作用，并保持拉力的功率恒為4W.從此時開始計時，經過2s金屬棒的速度穩定不變，圖(乙)為安培力與時間的關系圖像。試求：

(1)金屬棒的最大速度；

(2)金屬棒的速度為3m/s時的加速度；

(3)求從開始計時起2s內電阻R上產生的電熱.

Answer 1

【答案】（1） （2）（3）QR=3.25J

【解析】試題分析：（1）金屬棒速度最大時，所受合外力為零，即，而，，

解出。

（2）速度為時，感應電動勢，電流，

金屬棒受到的拉力，根據牛頓第二定律

解得。

（3）在此過程中，由動能定理得，，

則。