Question

如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個半徑為r的四分之三金屬光滑圓環，兩圓環面平行且豎直。在水平導軌和圓環上各有一根與導軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導軌、金屬圓環形成閉合回路，兩金屬桿質量均為m，電阻均為R，其余電阻不計。整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。當用水平向右的恒力F= mg拉細桿a，達到勻速運動時，桿b恰好靜止在圓環上某處，試求：

（1）桿a做勻速運動時，回路中的感應電流I；
（2）桿a做勻速運動時的速度v；
（3）桿b靜止的位置距圓環最低點的高度h。

Answer 1

（1）（2）（3）

試題分析：⑴勻速時，拉力與安培力平衡，F=BIL
得：                   (3分)
⑵金屬棒a切割磁感線，產生的電動勢E=BLv
回路電流       聯立得：              (3分)
⑶平衡時，棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ，
    得：θ=60°            (3分)
點評：難度中等，明確導體棒勻速運動時拉力與安培力平衡，結合受力平衡問題求解