Question

【題目】如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)量為m的金屬桿MN垂直于兩平行光滑導(dǎo)軌ab、cd放置（在同一水平面內(nèi)），且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，兩導(dǎo)軌間距為d。電動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為P，通過一細(xì)繩拉著金屬桿以初速度vo沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)。兩導(dǎo)軌間連接一阻值為R的定值電阻，金屬桿、導(dǎo)軌電阻均不計(jì)。經(jīng)過一段時(shí)間t后，金屬桿恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng)，求：

（1）金屬桿以初速度vo運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小；

（2）金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大��；

（3）若金屬桿以初速度vo運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v，畫出金屬桿在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像，并在圖中標(biāo)出相關(guān)物理量；

（4）判斷金屬桿經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)的位移S在什么范圍內(nèi)，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(yīng)電動(dòng)勢(shì)

金屬桿受到的安培力

根據(jù)牛頓第二定律：

得：

（2）勻速時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬桿的拉力等于磁場(chǎng)對(duì)金屬桿的安培力：

得：

（3）畫出金屬桿在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度——時(shí)間圖像

（4）圖中，

下列可能情況結(jié)果