Question

如圖(甲)所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距L＝0.20 m，電阻R＝10 W，有一質量為1kg的導體棒平放在軌道上并與兩軌道垂直，導體棒及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于垂直軌道平面向下的勻強磁場中。現從t=0開始，用一水平向右的外力F沿軌道方向拉動導體棒，使之做初速度為零的勻加速直線運動，F與時間t的關系如圖(乙)所示，試求：
（1）導體棒運動的加速度a。
（2）磁場的磁感應強度B。
（3）導體棒運動到第20s時，電阻R的電功率。
（4）若改為恒定拉力作用，但仍要導體棒以該加速度做勻加速運動，在其它條件不變的
情況下，簡要說明磁場的磁感應強度必須滿足的條件。

Answer 1

（1）1m/s²
（2）5T
（3）40W
（4）磁場隨距離變化的關系：B∝

（1）F－＝ma，則a＝1m/s²。                   （3分）
（2）B＝5T                         （4分）
（3）v＝a t＝20 m/s，則P＝（F_拉－ma）v＝40W。                       （4分）
（4）根據F －＝ma，磁場隨距離變化的關系：B∝。（3分）