Question

【題目】水平放置的平行金屬框架寬L=0.2m，質量為m=0.1kg的金屬棒ab放在框架上，并且與框架的兩個邊垂直．整個裝置放在方向豎直向下磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，如圖所示．金屬棒ab在F=2N的水平向右的恒力作用下由靜止開始運動．電路中除定值電阻R=0.05Ω外，其他電阻、摩擦阻力均不考慮，求： （1）ab速度是v=5m/s時，棒的加速度a是多大？ （2）當ab棒達到最大速度vm后，撤去外力F，此后感應電流還能產生多少熱量Q？

Answer 1

【答案】（1）ab速度是v=5m/s時，棒的加速度a是10m/s2．

（2）當ab棒達到最大速度vm后，撤去外力F，此后感應電流還能產生多少熱量Q為5J

【解析】試題分析：（1）金屬棒產生的感應電動勢為：E=BLv

由歐姆定律得：I=

金屬棒所受的安培力大小為：F安=BIL，

由牛頓第二定律得：F﹣F安=ma，

聯立解得：a=﹣=﹣=10m/s2

（2）當a=0時速度最大，故有：vm===10m/s

撤去F后，導體棒的動能全部轉化為熱量為：Q=mvm2=×0.1×102=5J

答：（1）ab速度是v=5m/s時，棒的加速度a是10m/s2．

（2）當ab棒達到最大速度vm后，撤去外力F，此后感應電流還能產生多少熱量Q為5J．