问题
问答题
两根固定在水平面上的光滑平行金属导轨MN和PQ，一端接有阻值为R=4Ω的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中．在导轨上垂直导轨跨放质量m=0.5kg的金属直杆，金属杆的电阻为r=1Ω，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计．金属杆在垂直杆F=0.5N的水平恒力作用下向右匀速运动时，电阻R上的电功率是P=4W．
（1）求通过电阻R的电流的大小和方向；
（2）求金属杆的速度大小；
（3）某时刻撤去拉力，当电阻R上的电功率为
时，金属杆的加速度大小、方向．P 4
答案
（1）根据电功率的公式，得：P=I2R
所以：I=
=P R
A=1A4 4
由右手定则可得，电流的方向从M到P
（2）当到达稳定时，拉力的功率等于电流的电功率，即：Fv=I2（R+r）
代入数据得：v=
=I2(R+r) F
=10m/s12×(4+1) 0.5
（3）当电阻R上的电功率为
时，P 4
=I′2R，P 4
得：I′=I 2
此时：FA′=F 2
由牛顿第二定律得：FA'=ma
所以：a=0.5m/s2
方向向左．
答：（1）通过电阻R的电流的大小是1A，方向从M到P；
（2）金属杆的速度大小是10m/s；
（3）当电阻R上的电功率为
时，金属杆的加速度大小是0.5m/s2，方向向左．P 4