Question

水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，問距為L=0.5m，一端通過導(dǎo)線與阻值為R=0.5Ω的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=0.5kg的金屬桿（如右圖），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；均勻磁場豎直向下。用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動。當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動速度v也會變化，v與F的關(guān)系如右下圖。（不計空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2）（12分）

（1）金屬桿在勻速運動之前做什么運動？

（2）磁感應(yīng)強度B為多大？

（3）由v—F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？

Answer 1

【答案】（1）加速度逐漸減小而速度逐漸增大的直線運動

（2）1T       （3）滑動摩擦力f=2N

【解析】

（1）金屬桿在勻速運動之前，水平方向受到拉力F和向左的滑動摩擦力f和安培力FA，由知，安培力大小與速度大小成正比，開始階段，拉力大于安培力和滑動摩擦力之和，金屬桿做加速運動，隨著速度的增大，安培力增大，合力減小，加速度減小，故金屬桿在勻速運動之前做變加速直線運動；

（2）桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv

感應(yīng)電流

桿所受的安培力

當(dāng)桿勻速運動時，合力為零，則有：

代入得：

則得：

由圖線得直線的斜率k=2

則得：，解得；

（3）由可知，圖像的縱截距大小等于摩擦力，

即圖線的截距得：。

【考點】法拉第電磁感應(yīng)定律