如图甲所示,足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=0.5m,两...
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发布时间：2024-10-03 19:19
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时间：2024-11-14 06:49
由闭合电路欧姆定律可知A的示数：I=ER+r=BlvR+r …②
而由图乙可知：I=kt（其中k=0.2A/s） …③
由②③式得：v=k(R+r)Blt=0.5t …④
由④式可知．随v时间t均匀增大，所以金属杆做匀加速直线运动，其中加速度为：a=0.5 m/s2
（2）同理，后2s内由图乙可知：I′=0.8-k′t′（其中k′=0.4 A/s） …⑤
由②⑤式得：v′=(0.8?k′t′)(R+r)Bl=2-t′…⑥
由⑥式可知v′随时间t′均匀减小，所以金属杆做匀减速直线运动其中加速度：a′=1m/s2
t=5s（即t′=1s）时，由⑤式得I′=0.4 A，由⑥式得：v′=1 m/s
安培力：F安=BIl=0.2N
再由牛顿第二定律有：F安?mgsin30°?F＝ma′…⑦
故：F＝F安+mgsin30°?ma′＝0.6N
所以F的瞬时功率为P=Fv′=0.6 W
（3）前4 s内，由牛顿第二定律有：F-mgsin30°-F安=ma
得：F=0.55+0.1t …⑧
图线为直线，t=0时，F1=0.55 N，t=4 s时，F2=0.95 N
后2 s内，由牛顿第二定律有：mgsin30°+F′安?F′＝ma′、
得：F′=0.8-0.2t′…⑨
图线为直线，t'=0（即t=4 s）时，有：
F′1＝0.8N，t′＝2s（即t=6 s）时，得：F′2＝0.4N
根据以上分析，作出F-t图象 见答图
答：（1）前4s内金属杆的速度v随时间t变化的函数关系式v=0.5t；
（2）t=5s时，外力F的瞬时功率0.6W；
（3）前6s内外力F随时间t变化的函数图象如上图所示．
