Question

如圖所示，水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌a、b、c位于同一水平面上，a與b、b與c相距均為d=1m，導(dǎo)軌ac間橫跨一質(zhì)量為m=1kg的金屬棒MN，棒與三條導(dǎo)軌垂直，且始終接觸良好．棒的電阻r=2Ω，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)．在導(dǎo)軌bc間接一電阻為R=2Ω的燈泡，導(dǎo)軌ac間接一理想電壓表．整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下．現(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)．若施加的水平外力功率恒定，且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s，則水平外力的功率為

 

W，此時(shí)電壓表讀數(shù)為

 

V．

Answer 1

分析：當(dāng)棒子達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，拉力等于安培力，根據(jù)閉合電路歐姆定律、結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小求出安培力的大小，從而求出水平外力的功率．電壓表的示數(shù)等于整個(gè)棒子產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)減去下半部分的內(nèi)電壓．

解答：解：E=Bdv=2×1×1.5V=3V，
產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=

E

R總

=

E

R+ r 2

=

3

2+1

A=1A
則安培力的大小F_A=BId=2×1×1N=2N．
則水平外力的功率P=Fv=F_Av=2×1.5W=3W．
電壓表的示數(shù)U=B?2dv-I?

r

2

=2×2×1.5-1×1V=5V．
故答案為：3，5．

點(diǎn)評(píng)：本題其他部分都是常規(guī)問(wèn)題，只有要注意電壓表的讀數(shù)不等于燈泡的電壓，而是金屬棒上半部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與燈泡電壓之和．