Question

如圖所示，水平U形光滑固定框架，寬度為L=1m，電阻忽略不計，導體棒ab的質量m=0.2kg、電阻R=0.5Ω，勻強磁場的磁感應強度B=0.2T，方向垂直框架平面向上．現用F=1N的外力由靜止開始向右拉ab棒，當ab棒的速度達到5m/s時，求：
（1）回路中電流的大小
（2）ab棒所受的安培力；
（3）ab棒的加速度大小．

Answer 1

分析：（1）根據E=BLv求出感應電動勢，運用閉合電路歐姆定律求出感應電流，
（2）根據公式F_安=BIL求出ab棒所受的安培力．
（3）根據牛頓第二定律求出加速度．

解答：解：（1）根據導體棒切割磁感線的電動勢：E=BLv=0.2×1×5V=1V    
由閉合電路歐姆定律得回路電流：I=

E

R

=

1

0.5

A=2A
（2）ab所受安培力 F_安=BIL=0.2×2×1N=0.4N         
安培力的方向：水平向左             
（3）根據牛頓第二定律得：F-F_安=ma
得ab桿的加速度：a=

F-F安

m

=

1-0.4

0.2

m/s²=3m/s²   
答：（1）回路中電流的大小為2A．（2）ab棒所受的安培力為0.4N；（3）ab棒的加速度大小為3m/s²．

點評：解決本題的關鍵掌握導體切割產生的感應電動勢E=BLv，以及熟練運用牛頓第二定律．