Question

如圖所示，固定位置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中。一質量為m（質量分布均勻）的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數為u。現桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導軌保持垂直）。設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，重力加速度大小為g。

求（1）此過程中桿的速度最大值為（2）流過電阻R的電量

Answer 1

 

解析試題分析：當桿達到最大速度v時，其受力情況如圖所示，在水平方向受拉力F、安培力F_安＝、滑動摩擦力f＝μmg，三個力的合力為零：F－－μmg＝0，解得v＝；平均電動勢為＝，平均電流為＝＝，通過的電量q＝·Δt＝，而ΔΦ＝B·ΔS＝Bdl，則q＝＝
考點：電磁感應中的能量轉化；安培力；導體切割磁感線時的感應電動勢．
點評：導體棒在切割磁感線后產生感應電流，從而出現安培力，然而安培力是與速度有關的特殊力．故棒是做加速度在減小的加速運動直到勻速．