如图(甲)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,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(乙)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.

问题描述:

如图(甲)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,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(乙)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.

(1)电压表示数为U=IR=BLRR+rv                            &nb...
答案解析:(1)根据欧姆定律和感应电动势公式得到U与v的关系,由图读出U与t的关系,来分析v与t的关系,确定物体的运动情况.
(2)由图读出第2s的速度v.根据电压与时间的关系求出加速度,根据牛顿第二定律求出F,再求解F的功率.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;匀变速直线运动的速度与时间的关系;牛顿第二定律.
知识点:本题考查电磁感应、电路知识和牛顿定律综合应用的能力,难点是列出电压U与时间t的关系式求出加速度.