Question

如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R＝2Ω的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动，解答以下问题。

（1）若施加的水平外力恒为F＝8N，则金属棒达到的稳定速度ν₁是多少？

（2）若施加的水平外力的功率恒为P＝18W，则金属棒达到的稳定速度ν₂是多少？

（3）若施加的水平外力的功率恒为P＝18W，则从金属棒开始运动到速度 v₃＝2m／s的过程中电阻R产生的热量为8.6J，则该过程中所需的时间是多少？

Answer

（1）4m/s （2）3m/s（3）0.5s

【解析】

试题分析：（1）当稳定时候安培力等于拉力F ，即 F=BIL

I= E/R

E= BLv1

代入得 v1= FR/B2L2 =4m/s

（2）当稳定时候安培力等于拉力F ，即 F = BIL

I = E/R

E = BLv2

P = Fv2

代入得 v2= =3m/s

(3) 由动能定理   Pt - w= mv32/2  其中 w = Q =8.6J

解得 t =0.5s

考点：此题考查法拉第电磁感应定律及动能定理和力的平衡等知识点。