◎ 题目

如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d=1m，导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B=2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求： （1）若施加的水平恒力F=8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？ （2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？ （3）若施加的水平外力功率恒为P=20W，经历t=1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？

◎ 答案

（1）由F安=BId、I= E R+ r 2 、E=Bdv1 得，F安= B2d2v1 R+ r 2 当F=F安时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为v1 则得  F= B2d2v1 R+ r 2 代入解得 v1=6m/s （2）设电压表的读数为U，则有U=E+UL 根据欧姆定律得  UL= R R+ r 2 ? 1 2 E   又E=Bdv2， 解得 U=5V （3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，根据焦耳定律得知， 有 Q1 Q2 = R 1 2 r =2 由功能关系得：Pt=Q1+Q2+ 1 2 mv2           可得 Q1=12J 答： （1）若施加的水平恒力F=8N，金属棒达到稳定时速度为6m/s． （2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，此时电压表的读数为5V． （3）此过程中灯泡产生的热量是12J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d=1m，导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨b…”主要考查了你对  【共点力的平衡】，【电功】，【电功率】，【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。