Question

如圖所示，水平放置的兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌ab，相距為d=1m，導(dǎo)軌之間垂直放置一質(zhì)量為m=1kg，長(zhǎng)度L=2m的均勻金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌始終良好接觸。棒的電阻r=2Ω，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。左端導(dǎo)軌之間接有一電阻為R=2Ω的燈泡，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下�，F(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，試求：ks5u

（1）若施加的水平恒力F=8N，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為多少？

（2）在（1）的前提下，金屬棒MN兩端的電勢(shì)差U_MN

（3）若施加的水平外力功率恒為P=20W，經(jīng)歷t=1s時(shí)間，棒的速度達(dá)到2m/s，則此過(guò)程中燈泡產(chǎn)生的熱量是多少？

          

Answer 1

解：（1）穩(wěn)定時(shí)金屬棒平衡，設(shè)速度為，則有      ①

由法拉第電磁感應(yīng)定律                               ②

閉合電路歐姆定律                                  ③

聯(lián)立①②③得                                      ④

（2）                                ⑤

   （或）                     ⑥

聯(lián)立②③④⑤⑥得                                ⑦ks5u

（3）設(shè)金屬棒克服安培力做功為W，由動(dòng)能定理得       ⑧

克服安培力做功轉(zhuǎn)化為總電能，設(shè)為Q，則有            ⑨

故燈泡發(fā)熱為                 ⑩

聯(lián)立⑦⑧⑨的                     

評(píng)分：①②③④每式1分，⑤⑥⑦⑧⑨⑩每式2分