Question

【題目】如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌、固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距，電阻，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量、電阻的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度的勻強磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一外力沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表的示數(shù)隨時間變化的關(guān)系如圖（）所示．

圖（）	圖（）

（）試分析說明金屬桿的運動情況．

（）求第末外力的瞬時功率．

（）若在第秒末撤去外力，從此時開始金屬桿還能走多遠．

Answer 1

【答案】（）見解析（）（）

【解析】試題分析：由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律推導(dǎo)出金屬桿兩端的電壓U與速度v的關(guān)系，得到v與t的關(guān)系式，即可根據(jù)圖象（b），分析金屬桿的運動情況；推導(dǎo)出安培力，根據(jù)牛頓第二定律得到外力F隨時間變化的表達式，求解第2s末的速度，根據(jù)計算外力F的瞬時功率．

（）電壓表示數(shù)為由圖象可知， 與成正比，即與成正比，桿做初速為零的勻加速運動．

（）因，所以

由圖象得，即，得

兩秒末速度

得，則

（）由題可知當時， ，則依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

故解得

依據(jù)動量定理

而依據(jù)歐姆定律，即安培力

故，解得