(1)由E=BLv,I==,可知 若I=0,则v=0 故第一次电流为零时金属棒通过的位移为x==m=100m (2)金属棒刚开始运动时,回路中电流最大,最大电流为 Im= 若I=Im,则速度v==10m/s 则金属棒所受的安培力为 FA=BIL== 可知FA=0.02N 讨论:①若棒向左运动,有 F1+FA=ma, 故F1=0.18N,功率P1=F1v=1.8W. ②若棒向右运动,有 F2-FA=ma, 故F2=0.22N,功率P2=F2v=2.2W. (3)设金属棒克服安培力做功为WA,拉力做功为WF. 金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中,电阻R上产生的热量为QR=1.6J,金属棒产生的热量为Qr=QR,则回路中产生的总热量为Q=QR+Qr=QR=J 根据功能关系知,回路中产生的焦耳热等于金属棒克服安培力做功.则得WA=Q=J 由动能定理得:WF-WA=0-m 解得,WF≈-17.3J 答:(1)第一次电流为零时金属棒所处的位置距O点100m; (2)电流为最大值的一半时拉力F的大小为0.18N,其功率为1.8W或0.22N,2.2W. (3)该过程中拉力F所做的功为-17.3J. |