Question

如圖所示，abcd為質(zhì)量M=2kg的U型導(dǎo)軌，放在水滑絕緣的水平面上，另有一根質(zhì)量m=0.6kg的金屬棒PQ平行于bc放在導(dǎo)軌上，PQ棒左邊靠著絕緣的豎直立柱e、f．導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)以O(shè)O′為界，左側(cè)的磁場(chǎng)方向豎直向上，右側(cè)的磁場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度大小都為B=0.8T．導(dǎo)軌的bc段長(zhǎng)L=0.5m，其電阻r=0.4Ω金屬棒的電阻R=0.2Ω，其余電阻均可不計(jì)．金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2．若在導(dǎo)軌上作用一個(gè)方向向左、大小為F=2N的水平拉力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，求：（g取10m/s²）
（1）導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的最大加速度；
（2）導(dǎo)軌的最大速度；
（3）定性畫(huà)出回路中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象．

Answer 1

分析：根據(jù)牛頓第二定律與安培力的表達(dá)式，可求出最大加速度與最大電流；再由閉合電路歐姆定律及法拉第電磁感應(yīng)定律，即可求解．

解答：解：（1）當(dāng)t=0時(shí)a最大    
據(jù)牛頓第二定律得
F-μmg=Ma
 a=0.4m/s²     
（2）當(dāng)導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大                  
F-IBL-μN(yùn)=0…①
N=mg-IBL …②
I=

BLv

R+r

  …③
由①②③聯(lián)立  得v=3.75m/s                      
（3）感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象I-t 如圖：

答：（1）導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的最大加速度是0.4m/s²；
（2）導(dǎo)軌的最大速度是3.75m/s；
（3）如圖

點(diǎn)評(píng)：考查牛頓第二定律、閉合電路歐姆定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的掌握與應(yīng)用，知道安培力的表達(dá)式．