Question

【題目】如圖所示，MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L為，導(dǎo)軌左端連接一個阻值為的定值電阻R，將一根質(zhì)量為的金屬棒cd垂直放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒cd的電阻，導(dǎo)軌電阻不計，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為。若棒以的初速度向右運動，同時對棒施加水平向右的拉力F作用，并保持拉力的功率恒為，從此時開始計時，經(jīng)過金屬棒的速度穩(wěn)定不變，試求：

（1）金屬棒的最大速度；

（2）金屬棒速度為時的加速度；

（3）求從開始計時起內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的電熱。

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

試題分析：（1）金屬棒速度最大時，所受合外力為零，即，而，，

解出。

（2）速度為時，感應(yīng)電動勢，電流，

金屬棒受到的拉力，根據(jù)牛頓第二定律

解得。

（3）在此過程中，由動能定理得，，

則。