Question

如图所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距L为，导轨左端连接一个阻值为的定值电阻R，将一根质量为的金属棒cd垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒cd的电阻，导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为。若棒以的初速度向右运动，同时对棒施加水平向右的拉力F作用，并保持拉力的功率恒为，从此时开始计时，经过金属棒的速度稳定不变，试求：

（1）金属棒的最大速度；

（2）金属棒速度为时的加速度；

（3）求从开始计时起内电阻R上产生的电热。

Answer

（1）；（2）；（3）

【解析】

试题分析：（1）金属棒速度最大时，所受合外力为零，即，而，，

解出。

（2）速度为时，感应电动势，电流，

金属棒受到的拉力，根据牛顿第二定律

解得。

（3）在此过程中，由动能定理得，，

则。

考点：导体切割磁感线时的感应电动势、牛顿第二定律、电磁感应中的能量转化

【名师点睛】本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理、功能关系等知识，综合性较强，对学生能力的要求较高。