Question

【題目】如圖所示，水平放置的三條光滑平行金屬導軌，相距均為，導軌ac間橫跨一質量為的金屬棒MN，棒與導軌始終良好接觸。棒的電阻，導軌的電阻忽略不計。在導軌bc間接一電阻為的燈泡，導軌ac間接一理想伏特表。整個裝置放在磁感應強度勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下。現對棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運動，試求：

若施加的水平恒力，則金屬棒達到穩定時速度為多少？

若施加的水平外力功率恒定，棒達到穩定時速度為，則此時電壓表的讀數為多少？

Answer 1

【答案】5V

【解析】（1）當金屬棒速度達到穩定時，金屬棒做勻速直線運動，設穩定時速度為，根據平衡條件可得：，

而安培力大小，又已知，代入數據解得：。

（2）設電壓表的讀數為U，由電路圖的結構可以得出：電壓表的讀數，

再根據歐姆定律和串聯電路的分壓原理可得：，

設棒達到穩定速度，由法拉第電磁感應定律得：感應電動勢

代入已知數據解得：。