Question

【題目】如圖，勻強磁場的磁感應強度大小B＝0.5T，方向豎直向下。在同一水平面上的兩根光滑金屬導軌相互平行，相距l＝0.4m、電阻不計。導軌左端與滑動變阻器相連，變阻器接入電阻的阻值R＝0.2Ω。一根電阻不計的金屬棒置于導軌上，在拉力F的作用下沿導軌向右運動，運動過程中變阻器消耗的功率恒定為P＝0.8W。

（1）分析金屬棒的運動情況；

（2）求拉力F的大小；

（3）若保持拉力不變，迅速向上移動滑動變阻器滑片，分析金屬棒的速度變化情況。

Answer 1

【答案】（1）2m/s （2）0.4N （3）金屬棒做加速度減小的減速運動

【解析】（1）由電阻R上消耗的功率始終保持不變，可推知電路中的電流I恒定

可推知金屬棒切割磁場產(chǎn)生的感應電動勢為恒定 E＝IR＝4V

可推知金屬棒在磁場中做勻速直線運動，速度大小v＝＝2m/s

（2）金屬棒在水平方向上受到拉力F和安培力Fm的作用，

因電流恒定，所以安培力 ，大小保持不變，為恒力

所以拉力 F＝Fm＝BIl＝0.4N，也為恒力

文字和邏輯

（3）當滑片迅速上移時，接入阻值R減小，I增大，Fm立刻增大，從而F＜Fm，金屬棒做減速運動；此后，由于速度v減小，所以Fm也減小，加速度a減小,因此金屬棒做加速度減小的減速運動。