Question

如圖所示，一個(gè)“U”形金屬導(dǎo)軌PMNQ，其質(zhì)量為M=2 kg,放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強(qiáng)磁場中，另有一根質(zhì)量為m=0.6 kg的金屬棒CD與MN邊平行放置在導(dǎo)軌上，CD邊左邊靠著固定的卡口a、b，卡口能阻止CD棒向左運(yùn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場以圖中虛線為界，左側(cè)的磁場B₁方向豎直向上(區(qū)域無限大)，右側(cè)的磁場B₂方向水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是0.80 T，如圖所示。導(dǎo)軌MN段長為0.50 m，電阻為0.40 Ω，金屬棒CD的電阻是0.40 Ω，其余電阻不計(jì)，CD與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20。若在導(dǎo)軌上作用一個(gè)方向水平向左，大小為2.4 N的恒力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長，取g=10 m/s²。求：導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度和最大速度。

Answer 1

a_max=0.6 m/s²      v_max=5 m/s。

解析：對導(dǎo)軌：E=B₁Lv

I=

對CD：

所以，導(dǎo)軌所受的摩擦力為：f=μ(mg+F)=μmg+

導(dǎo)軌的加速度為：a=(1+μ)

所以，當(dāng)v=0時(shí)，a_max==0.6 m/s²

當(dāng)a=0時(shí)，v_max==5 m/s