如图*所示，两根间距=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2.0Ω的电阻相...

问题详情：

如图*所示，两根间距=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连．质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动，已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f=1.0N，导体棒电阻为r=10Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示（取g=10m/s2）．求：

（1）当导体棒速度为v时，棒所受安培力F安的大小（用题中字母表示）．

（2）磁场的磁感应强度B．

（3）若ef棒由静止开始运动距离为S=6.9m时，速度已达v′=3m/s．求此过程中产生的焦耳热Q．

【回答】

解：（1）当导体棒速度为v时，导体棒上的电动势为E，电路中的电流为I．

由法拉第电磁感应定律：E=BLv  ①

由欧姆定律：I=   ②

导体棒所受安培力F=BIL  ③

解①②③得：F安=  ④

（2）由图可知：导体棒开始运动时加速度a1=5m/s2，初速度v0=0，导体棒中无电流．

由牛顿第二定律知：F﹣f=ma1 ⑤

解得：F=2N  ⑥

由图可知：当导体棒的加速度a=0时，开始以v=3m/s做匀速运动

此时有：F﹣f﹣F安=0 ⑦

解④⑦得：B=

带入数据解得：B=1T ⑧

（3）设ef棒此过程中，产生的热量为Q，

由功能关系知：（F﹣f）s=Q+mv2 ⑨

 带入数据解得Q=6J ⑩

知识点：安培力与洛伦兹力单元测试

题型：计算题