综合题12.0分
物理

16.如图所示,水平放置的三条光滑平行金属导轨a,b,c,相距均为d=1m,导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN,棒与导轨始终良好接触.棒的总电阻r=2Ω,导轨的电阻忽略不计.在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡,导轨ac间接一理想电压表.整个装置放在磁感应强度B=2T匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动,已知施加的水平外力功率恒定,经过t=1s时间棒达到稳定时速度3m/s.试求:

(1)金属棒达到稳定时施加水平恒力F为多大?水平外力F的功率为多少?

(2)金属棒达到稳定时电压表的读数为多少?

(3)此过程中灯泡产生的热量是多少?

正确答案及相关解析

正确答案

(1)、F=4N   P=12w

(2)、U=10v    (3)、Q1=5J

解析

解:(1)当时,金属棒速度达到稳定,则

联立得4N

P=FV=12W

(2) 设电压表的读数为U,则有U=BdV+UL

代入数据得  U=10v

(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2,根据焦耳定律得知

由功能关系得:

代入数据得  Q1=5J

考查方向

本题主要考查了电磁感应和电路综合的问题,常和能量结合考查。  

解题思路

见解析

易错点

(2)问不会画等效电路图   

(3)问中的功能关系

知识点

功能关系 电功、电功率 通电直导线在磁场中受到的力