Question

【題目】相距L=0.5m的平行導(dǎo)軌MNL和PQR如圖所示．質(zhì)量ml=0.2 kg的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ置于光滑的水平導(dǎo)軌上，質(zhì)量m2=0.2 kg的水平導(dǎo)體棒cd緊貼在摩擦因數(shù)為μ=0.2的豎直導(dǎo)軌段NL、QR右側(cè)，且與導(dǎo)軌垂直，兩棒接人電路部分電阻值均為R=0.1Ω，其它各處電阻不計，整個裝置位于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T.現(xiàn)靜止釋放cd棒的同時，用平行于MN方向向左的外力F拉動ab棒使其由靜止開始做加速度a=2 m/s2的勻加速直線運(yùn)動，速度達(dá)到v1=10 m／s后保持vl做勻速直線運(yùn)動．導(dǎo)軌MNL和PQR足夠長．求：

(1)導(dǎo)體棒cd中的感應(yīng)電流方向；

(2)導(dǎo)體棒ab保持vl做勻速直線運(yùn)動時外力F的功率PF；

(3)導(dǎo)體棒cd從開始運(yùn)動到速度最大所用的時間t。

Answer 1

【答案】（1）c流向d（2）125w （3）4s

【解析】本題考查電磁感應(yīng)中的單個導(dǎo)體棒切割磁感線問題，涉及右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力、平衡及運(yùn)動學(xué)公式等知識。

(1)ab切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；cd不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由右手定則電流由a流向b再經(jīng)c流向d，導(dǎo)體棒cd中的感應(yīng)電流方向由c流向d。

(2)導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

電路中的電流

勻速運(yùn)動時，外力等于安培力

外力的功率

(3)當(dāng)cd棒速度最大時加速度為0，設(shè)此時ab棒速度為

對cd棒受力分析，水平方向有：

豎直方向有，解得：此時ab棒速度

則導(dǎo)體棒cd從開始運(yùn)動到速度最大所用的時間