Question

如圖（甲）所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（乙）所示．
（1）試分析說明金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況；
（2）求第2s末外力F 的瞬時(shí)功率．

Answer 1

（1）電壓表示數(shù)為U=IR=

BLR

R+r

v                                        
   由圖象可知，U與t成正比，即v與t成正比，桿做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)．
   （2）因v=at，所以U=

BLR

R+r

at=kt                                    
    由圖象得k=0.4 V/s，即

BLRa

R+r

=0.4V/s
      得a=5m/s²
     兩秒末速度v=at=10m/s
     F-

B2L2V

R+r

=ma   得F=0.7N                                         
   則P=Fv=7W．