Question

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2 m，電阻R=0.4 Ω，導軌上停放一質量m=0.1 kg、電阻r=0.1 Ω的金屬桿，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B=0.5 T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下。現用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表示數U隨時間t變化關系如圖乙所示，求：

     

甲                                        乙

(1)金屬桿在5 s末的運動速率。

(2)第4 s末時外力F的功率。

Answer 1

解：(1)因為：U=RBLv/(R+r)

所以：

即a=0.75 m/s²

金屬棒做0.75 m/s²的勻加速直線運動

v₅=at₅=3.75 m/s。

(2)v₄=at₄=3 m/s

此時：I==0.6 A

F_安=BIL=0.06 N

對金屬棒：F－F_安＝ma  F＝0.135 N

故：P_F=Fv₄=0.405 W。