Question

如圖所示，U形導線框MNQP水平放置在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中，磁感線方向與導線框所在的平面垂直，導線MN和PQ足夠長，導軌間距L為0.5m，橫跨在導線框上的導體棒ab的質量m=0.01Kg，電阻r=0.1 Ω，接在NQ間的電阻R=0.4 Ω，電壓表為理想電表，其余電阻不計。若導體棒在F=0.2N水平外力作用下由靜止開始向左運動，不計導體棒與導線框間的摩擦。求：
（1）金屬棒運動的最大速度v_m多大？此時電壓表的示數U是多少？
（2）金屬棒的速度V=V_m/4時，金屬棒的加速度a為多少？
（3）若在金屬棒運動達到最大速度的過程中棒前進了5m，則這個過程整個電路所產生的熱量Q是多少？
（4）若某一時刻撤去水平外力，則從該時刻起，通過導體棒的電荷量為0.1C時，此過程中導體棒的位移是多大？（設此過程棒還未停止運動）

Answer 1

解：（1）勻速運動時，物體速度達到最大值，此時物體受力平衡
F=BIL  ①
  ②
①②得V_m=10m/s
（2）物體在勻速之前，為加速度逐漸減小的加速運動
F-BIL=ma  ③
 ④
 ⑤
③④⑤得
（3）（4）“略”