Question

水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L=0.5m，一端通过导线与阻值为R=0.5Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆（如右图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图。（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2）（12分）

（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？

（2）磁感应强度B为多大？

（3）由v—F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？

Answer 1

【答案】（1）加速度逐渐减小而速度逐渐增大的直线运动

（2）1T       （3）滑动摩擦力f=2N

【解析】

（1）金属杆在匀速运动之前，水平方向受到拉力F和向左的滑动摩擦力f和安培力FA，由知，安培力大小与速度大小成正比，开始阶段，拉力大于安培力和滑动摩擦力之和，金属杆做加速运动，随着速度的增大，安培力增大，合力减小，加速度减小，故金属杆在匀速运动之前做变加速直线运动；

（2）杆产生的感应电动势E=BLv

感应电流

杆所受的安培力

当杆匀速运动时，合力为零，则有：

代入得：

则得：

由图线得直线的斜率k=2

则得：，解得；

（3）由可知，图像的纵截距大小等于摩擦力，

即图线的截距得：。

【考点】法拉第电磁感应定律