(1)稳定时金属棒平衡,设速度为v,
由平衡得:F=BId ①
由法拉第电磁感应定律 E=Bdv ②
由闭合电路欧姆定律得:I=
③E R+
r 2
联立①②③得 v=6m/s ④
(2)UMN=U灯+B(L-d)v ⑤
由欧姆定律得:U灯=
R ⑥E R+
r 2
联立②④⑤⑥得 UMN=20V ⑦
(3)设金属棒克服安培力做功为W,由动能定理得 Pt?W=
mv′2 ⑧1 2
克服安培力做功转化为总电能,设为Q,则有Q=W ⑨
故灯泡发热为Q1=
Q ⑩R R+
r 2
联立⑧⑨⑩得:Q1=12J
答:(1)若施加的水平恒力F=8N,则金属棒达到的稳定速度为6m/s;
(2)在(1)的前提下,金属棒MN两端的电势差UMN为20V;
(3)灯泡产生的热量是12J.