题目内容
【题目】如图所示,两根相距为L=1m的足够长的平行光滑金属导轨,位于水平的xOy平面内,一端接有阻值为R=6Ω的电阻。在x>0的一侧存在垂直纸面向里的磁场,磁感应强度B只随t的增大而增大,且它们间的关系为B=kt,其中k=4T/s。一质量为m=0.5kg的金属杆与金属导轨垂直,可在导轨上滑动,当t=0时金属杆静止于x=0处,有一大小可调节的外力F作用于金属杆,使金属杆以恒定加速度a=2m/s2沿x轴正向做匀加速直线运动。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求:当t=4s时施加于金属杆上的外力为多大。
【答案】513N
【解析】t=4s时,金属杆移动的位移x=at2=×2×16m=16m
此时的速度v=at=2×4m/s=8m/s
切割产生的动生电动势E1=BLv=ktLv=4×4×1×8V=128V
磁场变化产生的感生电动势E2=Lx=4×1×16V=64V
根据楞次定律和右手定则知,两个电动势的方向相同
则总电动势E=E1+E2=192V
则感应电流的大小I==32A
根据牛顿第二定律得,F-BIL=ma
解得F=BIL+ma=4×4×32×1+0.5×2N=513N
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