如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1m，導軌左端連線一個R=2Ω的電阻，將一...

問題詳情：

如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1 m，導軌左端連線一個R=2 Ω的電阻，將一根質量為0.2 kg的金屬棒cd垂直地放在導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應強度為B=2 T的勻強磁場中，磁場方向垂直於導軌平面向下.現對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動，求：

（1）若施加的水平外力恆為F=8 N，則金屬棒達到的穩定速度v1是多少？

（2）若施加的水平外力的功率恆為P=18 W,則金屬棒達到的穩定速度v2是多少？

（3）若施加的水平外力的功率恆為P=18 W， 則金屬棒從開始運動到速度v3=2 m/s的過程中電阻R產生的熱量為8.6 J，則該過程所需的時間是多少？

【回答】

解：（1）由法拉第電磁感應定律得：E=BLv1       ①    （2分）

由歐姆定律得：        ②                           （2分）   

由平衡條件得：F-BIL=0      ③             （2分）

解得： v1=4 m/s                           （1分）

（2）由法拉第電磁感應定律得：E=BLv2           （1分）

由歐姆定律得：         ④            （1分）

由平衡條件得：-BIL=0      ⑤            （1分）

又有：P=F′v2                         ⑥            （1分）

解得：v2 =3 m/s                            （1分）

（3）由能量守恆得：Pt=m+Q  ⑦        （2分）

解得：t=0.5 s                              （1分）

知識點：專題八 電磁感應

題型：綜合題