Question

22.水平面上兩根足夠長的金屬導軌平行固定放置,間距為L,一端通過導線與阻值為R的電阻連接；導軌上放一質量為m的金屬桿(如下圖),金屬桿與導軌的電阻忽略不計；均勻磁場豎直向下.用與導軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上,桿最終將做勻速運動.當改變拉力的大小時,相對應的勻速運動速度v也會變化,v和F的關系如下圖.(取重力加速度g＝10 m/s²)

　　　　

(1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動？

(2)若m＝0.5 kg,L＝0.5 m,R＝0.5Ω；磁感應強度B為多大？

(3)由v－F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？

Answer 1

22.(1)變速運動(或變加速運動、加速度減小的加速運動、加速運動).

(2)感應電動勢ε＝vBL                                                     ①

感應電流I＝                                                            ②

安培力F_m＝IBL＝                                             ③

由圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力作用,勻速時合力為零.

F＝＋f                                                              ④

∴v＝(F－f)                                                               ⑤

由圖線可以得到直線的斜率k＝2,∴B＝＝1 T.     ⑥

(3)由直線的截距可以求得金屬桿受到的阻力f＝2( N)              ⑦

若金屬桿受到的阻力僅為動摩擦力,由截距可求得動摩擦因數μ＝0.4.⑧