如圖*所示，兩根間距=1.0m、電阻不計的足夠長平行金屬導軌ab、cd水平放置，一端與阻值R=2.0Ω的電阻相...

問題詳情：

如圖*所示，兩根間距=1.0m、電阻不計的足夠長平行金屬導軌ab、cd水平放置，一端與阻值R=2.0Ω的電阻相連．質量m=0.2kg的導體棒ef在恆定外力F作用下由靜止開始運動，已知導體棒與兩根導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力均為f=1.0N，導體棒電阻為r=10Ω，整個裝置處於垂直於導軌平面向上的勻強磁場B中，導體棒運動過程中加速度a與速度v的關係如圖乙所示（取g=10m/s2）．求：

（1）當導體棒速度為v時，棒所受安培力F安的大小（用題中字母表示）．

（2）磁場的磁感應強度B．

（3）若ef棒由靜止開始運動距離為S=6.9m時，速度已達v′=3m/s．求此過程中產生的焦耳熱Q．

【回答】

解：（1）當導體棒速度為v時，導體棒上的電動勢為E，電路中的電流為I．

由法拉第電磁感應定律：E=BLv  ①

由歐姆定律：I=   ②

導體棒所受安培力F=BIL  ③

解①②③得：F安=  ④

（2）由圖可知：導體棒開始運動時加速度a1=5m/s2，初速度v0=0，導體棒中無電流．

由牛頓第二定律知：F﹣f=ma1 ⑤

解得：F=2N  ⑥

由圖可知：當導體棒的加速度a=0時，開始以v=3m/s做勻速運動

此時有：F﹣f﹣F安=0 ⑦

解④⑦得：B=

帶入數據解得：B=1T ⑧

（3）設ef棒此過程中，產生的熱量為Q，

由功能關係知：（F﹣f）s=Q+mv2 ⑨

 帶入數據解得Q=6J ⑩

知識點：安培力與洛倫茲力單元測試

題型：計算題