Question

【題目】兩根固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，一端接有阻值為R=4Ω的電阻，處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌跨放質(zhì)量m=0.5kg的金屬直桿，金屬桿的電阻為r=lΩ，金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)．金屬桿在垂直桿的水平恒力F=2N作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R上的電功率是P=16W．

(1)求通過電阻R的電流的大小和方向；

(2)求金屬桿的速度大��；

(3)某時(shí)刻撤去拉力，當(dāng)電阻R上的電功率為時(shí)，金屬桿的加速度大小、方向．

Answer 1

【答案】（1）2A，方向M到P（2）10m/s（3），方向向左

【解析】試題分析：（1）根據(jù)右手定則判斷出電流的方向，根據(jù)電功率的公式計(jì)算出電流的大��；（2）當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定時(shí)，拉力的功率等于電流的電功率，寫出表達(dá)式，即可求得結(jié)果；（3）某時(shí)刻撤去拉力，當(dāng)電阻R上的電功率為時(shí)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力提供桿的加速度，寫出安培力的表達(dá)式與牛頓第二定律的表達(dá)式即可．

（1）根據(jù)電功率的公式，得，所以

由右手定則可得，電流的方向從M到P

（2）當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定時(shí)，拉力的功率等于電流的電功率，即

代入數(shù)據(jù)得

（3）當(dāng)電阻R上的電功率為時(shí)，，得，此時(shí)

由牛頓第二定律得，所以，方向向左．