如圖*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2的定值電...

問題詳情：

如圖*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2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＝2，導軌電阻不計，整個裝置處於垂直導軌平面向下的勻強磁場中，磁感應強度為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F作用，並保持拉力的功率恆為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係圖象．試求：(1)金屬棒的最大速度；

(2)金屬棒速度為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．

【回答】

解：(1) 金屬棒的速度最大時，所受合外力為零，即BIL＝F

而            P＝F·vm (1分)    I＝ (1分)

解出    vm＝＝＝4m/s (2分)  (若根據圖象求解，同樣給分)

(2)速度為3m/s時，感應電動勢E＝BLv＝2×0.5×3＝3V  (1分)

電流 I＝(1分)，安培力F安＝BIL (1分)

金屬棒受到的拉力    F＝＝N(1分)

由牛頓第二定律得    F－F安＝ma(1分)

解得           a＝＝＝m/s2(1分)

(3) 在此過程中，由動能定理得

Pt＋W安＝mv－mv(2分)

W安＝－6.5J(2分)

QR＝＝3.25J(1分)

知識點：專題八 電磁感應

題型：綜合題