Question

如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN,PQ固定在同一水平面

如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4Ω，导轨上停放一质量为m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属杆ab，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下。现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t的变化关系如图b所示。
（1）试分析说明金属杆的运动情况。
（2）求第2s末外力F的瞬时功率。

Answer 1

　　（1）设金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为E，则，电压表示数U=E*R/（R+r）=0.8E（串联电阻分压关系）而每一时刻的电动势E=BLv（v为该时刻的瞬时速度），带入数据得E=0.08v，所以，每一时刻U=0.064v，由图像可知，U与t成正比，且这个比例系数k=0.4，将上式两侧同时除以t，得：
　　U/t=0.064v/t=0.4，得到，v/t=6.25，因为金属棒从静止开始启动，所以上式可以写成（v-0）/（t-0）=6.25，即没一时刻对应的速度减去初速度0，再除以经过的时间，得到的加速度a为定值6.25，所以，金属棒做初速度为0，加速度大小为6.25m*s^(-2)的匀加速直线运动。
　　（2）由图像知，2s末，U=0.8V，此时，电路中电流I=U/R=2A，金属棒所受的安培力f=BIL=0.16N
　　由（1）和牛顿第二定律可知，金属棒所受的合外力（F合）=m*a=0.625N
　　由受力分析可知，F（合）=F-f，所以F=0.785N
　　2s末金属棒的瞬时速度（v2）=a*T（T=2s）=12.5m/s
　　瞬时功率P=F*（v2）=9.8125W
　　顺便一提，安培力在导体棒切割问题中，通常充当阻力，这一点与能量守恒的理论相一致。

Answer 2

好像做过这个题 不过公式忘完咯~

追问

囧、、

Answer 3

用运动学分析

追问

老兄……我要是知道怎么做用得到做么、、详解啊啊

追答

我才高一啊 不大会 只会电学一点

追问

晕、、姐姐我现在高二物理爆烂……

追答

呵呵 一个与之后我开始研究高中电学