Question

【題目】如圖，在磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，一質量為m的金屬桿MN垂直于兩平行光滑導軌ab、cd放置（在同一水平面內），且與兩導軌保持良好接觸，兩導軌間距為d。電動機的輸出功率恒為P，通過一細繩拉著金屬桿以初速度vo沿導軌向右加速運動。兩導軌間連接一阻值為R的定值電阻，金屬桿、導軌電阻均不計。經過一段時間t后，金屬桿恰好開始做勻速運動，求：

（1）金屬桿以初速度vo運動時的加速度大��；

（2）金屬桿做勻速運動時的速度大�。�

（3）若金屬桿以初速度vo運動時的加速度為a，金屬桿做勻速運動時的速度為v，畫出金屬桿在時間t內運動的速度—時間圖像，并在圖中標出相關物理量；

（4）判斷金屬桿經過時間t運動的位移S在什么范圍內，并寫出你的判斷依據(jù)。

Answer 1

【答案】（1）；（2）（3）

（4）見解析：

【解析】解:（1）感應電動勢

金屬桿受到的安培力

根據(jù)牛頓第二定律：

得：

（2）勻速時電動機對金屬桿的拉力等于磁場對金屬桿的安培力：

得：

（3）畫出金屬桿在時間t內運動的速度——時間圖像

（4）圖中，

下列可能情況結果