Question

【题目】如图所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN，PQ、MN的电阻不计，间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω，质量分别为m1=300g和m2=500g的两金属棒L1、L2平行的搁在光滑导轨上，现固定棒L1，L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由静止开始做加速运动，试求:

(1)当电压表的读数为U=0.2V时，棒L2的加速度多大？

(2)棒L2能达到的最大速度vm.

(3)若在棒L2达到最大速度vm时撤去外力F，并同时释放棒L1，求棒L2达到稳定时的速度值.

(4)若固定棒L1，当棒L2的速度为v，且离开棒L1距离为S的同时，撤去恒力F，为保持棒L2做匀速运动，可以采用将B从原值(B0=0.2T)逐渐减小的方法，则磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与时间t的关系式)？

Answer 1

【答案】(1) ；(2) ；(3)

【解析】解:(1)∵L1与L2串联

∴流过L2的电流为 ①

L2所受安培力为:F′=BdI=0.2N ②

∴ ③

(2)当L2所受安培力F安=F时，棒有最大速度vm，此时电路中电流为Im.

则：F安=BdIm ④

⑤

F安=F ⑥

由④⑤⑥得： ⑦

(3)撤去F后，棒L2做减速运动，L1做加速运动，当两棒达到共同速度v共时，L2有稳定速度，对此过程有：

⑧

∴ ⑨

(4)要使L2保持匀速运动，回路中磁通量必须保持不变，设撤去恒力F时磁感应强度为B0，t时刻磁感应强度为Bt，则：

B0dS=Btd（S+vt） ⑩

∴