解题思路:(1)根据5s末电压表的读数,结合闭合电路欧姆定律,求出金属杆的感应电动势,根据E=BLv求出5s末的速度.
(2)求出5s末金属杆所受的安培力,根据牛顿第二定律求出外力F,再根据外力F的功率P=Fv求出功率.
(3)根据q=
n
△Φ
R
,求出磁通量的变化量,△φ=BL△x,
△x=
1
2
a△
t
2
,结合两公式求出运动的时间.
(1)金属杆在 5S末切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv
感应电流I=
E
R+r
电压表示数U=IR
由以上各式得v=2.5m/s
(2)金属棒加速度 a=
v
t=0.5m/s2 由牛顿定律F-F安=ma
5s末安培力F安=BIL 5s末时外力F的功率P=Fv
由以上各式得 P=0.25W
(3)设0.05C的电量通过金属杆所需的时间为△t,则
金属杆在△t内位移△x=
1
2a△t2
闭合回路磁通量的变化△φ=BL△x
回路中平均感应电动势
.
E=
△φ
△t
回路中平均感应电流
.
I=
.
E
R+r
△t内通过金属杆的电量 q=
.
I△t
由以上各式得△t=1s.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;功率、平均功率和瞬时功率;安培力;法拉第电磁感应定律.
考点点评: 解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律以及切割产生的感应电动势.知道q=n△ΦR.