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共点力的平衡
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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．棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨b
网友投稿 2022-10-22 00:00:00 零零社区
◎ 题目
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间接一理想伏特表．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，试求：
（1）若施加的水平恒力F=8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？
（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？
（3）若施加的水平外力功率恒为P=20W，经历t=1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？
◎ 答案
（1）由F
安
=BId、I=
E
R+
r
2
、E=Bdv
1
得，F
安
=
B
2
d
2
v
1
R+
r
2
当F=F
安
时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为v
1
则得 F=
B
2
d
2
v
1
R+
r
2
代入解得 v
1
=6m/s
（2）设电压表的读数为U，则有U=E+U
L
根据欧姆定律得
U
L
=
R
R+
r
2
?
1
2
E
又E=Bdv
2
，
解得 U=5V
（3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q
1
、Q
2
，根据焦耳定律得知，
有
Q
1
Q
2
=
R
1
2
r
=2
由功能关系得：Pt=Q
1
+Q
2
+
1
2
m
v
2
可得 Q
1
=12J
答：
（1）若施加的水平恒力F=8N，金属棒达到稳定时速度为6m/s．
（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，此时电压表的读数为5V．
（3）此过程中灯泡产生的热量是12J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“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．棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨b…”主要考查了你对 【共点力的平衡】，【电功】，【电功率】，【导体切割磁感线时的感应电动势】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/321393.html
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