Question

如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩光滑平行導軌PQ、MN，導軌的電阻不計，間距為d = 0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B = 0.2T的勻強磁場中．電阻均為r = 0.1Ω、質量分別為m₁ = 0.3kg和m₂ = 0.5kg的兩金屬棒ab、cd平行的擱在導軌上，現固定棒ab，讓cd在水平恒力F = 0.8N的作用下，由靜止開始做加速運動，試求：

(1)cd棒兩端哪端電勢高；

(2)當電壓表的讀數為U = 0.2V時，cd棒受到的安培力多大；

(3)棒cd能達到的最大速度v_m．

 

Answer 1

（1）c端電勢高（2）0.2N（3）

解析:

（1）c端電勢高             (3分)

(2)  ∵L₁與L₂串聯

∴流過L₂的電流為：    I=U/2r=2A      ①  (3分)

F_安=BdI=0.2N                   ②  (3分)

（3）當L₂所受安培力F_安=F時，棒有最大速度v_m，此時電路中電流為I_m. (2分)

        則：F_安=BdI_m                    ③  

        E=Bdv_m                                       ④     (2分)

      I_m=E/2r                          ⑤     (1分)

由③④⑤得：     ⑦  (2分)