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【如图甲所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个2Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻r】
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批八字六道轮回八字精批五行盈缺
问题描述:

如图甲所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个2Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻r大小为1Ω,导轨的电阻不计,整个装置放在磁感强度为2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.当棒的速度达到3m/s后保持拉力的功率恒为3W,从此时开始计时(即此时t=0)已知从计时开始直至金属棒达到稳定速度的过程中电流通过电阻R做的功为2.2J.试解答以下问题:

(1)金属棒达到的稳定速度是多少?

(2)金属棒从t=0开始直至达到稳定速度所需的时间是多少?

(3)试估算金属棒从t=0开始直至达到稳定速度的过程中通过电阻R的电量大约在什么数值范围内?

(4)在乙图中画出金属棒所受的拉力F随时间t变化的大致图象.

林闯回答:
  (1)感应电动势E=BLv,根据欧姆定律I=BLvR+r,F安=BIL=B2L2vR+r当金属棒达到稳定速度时,F安=F=Pv所以v2=P(R+r)B2L2,v=6m/s (2)WR=2.2J,所以Wr=1.1J,W电=3.3J由能量守恒得Pt-W电=12mv2-12mv02,t=2s(3)...
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