Question

如圖甲所示，固定于水平桌面上的金屬導(dǎo)軌abcd足夠長，金屬棒ef擱在導(dǎo)軌上，可無摩擦地滑動，此時bcfe構(gòu)成一個邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計(jì)。在t=0的時刻，導(dǎo)軌間加一豎直向下的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化如圖乙所示。為使金屬棒ef在0－t₁保持靜止，在金屬棒ef上施加一水平拉力F，從時刻起保持此時的水平拉力F不變，金屬棒ef在導(dǎo)軌上運(yùn)動了s后剛好達(dá)到最大速度，求：
（1）在t=時刻該水平拉力F的大小和方向；
（2）金屬棒ef在導(dǎo)軌上運(yùn)動的最大速度；
（3）從t=0開始到金屬棒ef達(dá)到最大速度的過程中，金屬棒ef中產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

解析：（1）時刻，

所以外力，方向水平向右
（2）當(dāng)金屬棒的速度最大時

此時
當(dāng)金屬棒的速度最大時即
所以
（3）金屬棒靜止時，
金屬棒從開始運(yùn)動到最大速度階段由能量守恒得 

 所以，全過程產(chǎn)生的焦耳熱。