Question

如图所示，两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内，相距l＝0.3m，导轨的左端M、N用R＝0.2的电阻连接，导轨电阻不计，导轨上跨放着一根电阻r＝0.1、质量为m＝0.1kg的金属杆，金属杆长度也为l。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5T。现对金属杆施加适当的拉力使它由静止开始运动。则金属杆作______________________________运动时，才能使得M点电势高于N点电势，且R上的电压随时间均匀增加，增加率为0.05V/s；若导轨足够长，从杆开始运动起的第4秒末，拉力的瞬时功率为____________W。

Answer

0.5m/s2，向右匀加速直线 4.6

【解析】

[1]杆切割磁感线产生感应电动势：

E=Blv=Blat，

电阻R两端电压：

每秒内电阻R两端电压增加：

解得：

a=0.5m/s2；

[2]从杆开始运动起的第4秒末，依据运动学公式，则瞬时速度为

v=at=0.5×4=2m/s；

根据牛顿第二定律，则

F-F安=ma

而

解得：

F=2.3N；

再由功率表达式P=Fv，则拉力的瞬时功率为

P=2.3×2=4.6W。