◎ 题目

U形金属导轨abcd原静放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f．已知磁感强度B=0.8T；导轨质量M=2kg，其中bc段长0.5m、电阻r=0.4Ω，其余部分电阻不计；金属棒PQ质量m=0.6kg、电阻R=0.2Ω、与导轨间的动摩擦因数μ=0.2．若向导轨施加方向向左、大小为F=2N的水平拉力，如图所示． 求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度（设导轨足够长，g取10m/s2）．

◎ 答案

导轨受到棒PQ水平向右的摩擦力 f=μmg   根据牛顿第二定律并整理得F-μmg-F安=Ma               刚拉动导轨时，I感=0，安培力为零，导轨有最大加速度    am= F-μmg M = 1 2 （2-0.2×0.6×10）=0.40m/s2 随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小，当a=0时，速度最大 设为vm，电流最大设为Im，导轨受到向右的安培力  FB=BIL      F-μmg-BImL=0                           Im= F-μmg BL 代入数字算得  Im= 2-0.2×0.6×10 0.8×0.5 A=2A               I= E R+r                               Im= BLvm R+r                          vm=Im  R+r BL =3m/s          答：导轨的最大加速度为0.40m/s2、最大电流2A和最大速度3m/s．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“U形金属导轨abcd原静放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。