(1)设路端电压为U,杆的运动速度为v,则有
E=BLv,I=
,U=IRE R+r
联立得 U=
=0.1vBLvR R+r
由图乙可得 U=0.2t(V)
所以速度 v=2t(m/s)
(2)由上式v=2t知,金属杆的加速度为a=2m/s2,在2s末金属杆的速度为 v=at=4m/s,
此时杆受到的安培力大小为 F/=BIL=
=0.15N
(BL)2v R+r
由牛顿第二定律,对杆有F-F′=ma,
解得,F=0.35N
(3)在2s末,杆的动能为 EK=
mv2=0.8J1 2
由能量守恒定律,回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.4J
答:(1)金属杆的瞬时速度随时间变化的表达式为v=2t(m/s);
(2)第2s末外力F的大小为0.35N;
(3)如果水平外力从静止起拉动杆2s所做的功为1.2J,整个回路中产生的焦耳热是0.4J.