Question

如圖所示，質量為M＝2kg的金屬導軌abcd放在光滑的水平絕緣平面上，導軌bc段長為l＝0.5m、電阻為r＝0.4Ω，導軌其余部分電阻不計。一根質量為m＝0.6kg、電阻為R＝0.2Ω的金屬棒PQ平行于bc放置，棒與導軌間的動摩擦因數為m＝0.2，棒的左端有兩個絕緣立柱e、f。導軌處在大小為B＝0.8T的勻強磁場中，以ef為界，其左端磁場方向豎直向上，右端磁場水平向右。現在導軌上作用一個方向水平向左的拉力，使導軌又以a＝0.2m/s²的加速度由靜止開始運動，當P、Q中電流達到I＝4A時，導軌改做勻速直線運動。若導軌足夠長，求：
（1）導軌運動后，比較P、Q兩點電勢的高低；
（2）導軌做勻速運動時，水平拉力的大小；
（3）導軌做勻加速運動的過程中，水平拉力的最小值；
（4）當導體棒上消耗的功率為0.8W時，水平拉力的功率。

Answer 1

（1）P點電勢較高，（2）F＝BIL＋f＝BIL＋m（mg－BIL）＝2.48 N，（3）F－BIL－m（mg－BIL）＝Ma，I＝BLv /（R＋r），所以F－－m（mg－）＝Ma，當v＝0時F有最小值為1.6 N，（4）I＝＝2A，I＝BLv /（R＋r），所以v＝3 m/s，則F＝2.24 N，P＝Fv＝6.72W。