Question

【题目】水平放置的平行金属框架宽L=0.2m，质量为m=0.1kg的金属棒ab放在框架上，并且与框架的两个边垂直．整个装置放在方向竖直向下磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，如图所示．金属棒ab在F=2N的水平向右的恒力作用下由静止开始运动．电路中除定值电阻R=0.05Ω外，其他电阻、摩擦阻力均不考虑，求： （1）ab速度是v=5m/s时，棒的加速度a是多大？ （2）当ab棒达到最大速度vm后，撤去外力F，此后感应电流还能产生多少热量Q？

Answer 1

【答案】（1）ab速度是v=5m/s时，棒的加速度a是10m/s2．

（2）当ab棒达到最大速度vm后，撤去外力F，此后感应电流还能产生多少热量Q为5J

【解析】试题分析：（1）金属棒产生的感应电动势为：E=BLv

由欧姆定律得：I=

金属棒所受的安培力大小为：F安=BIL，

由牛顿第二定律得：F﹣F安=ma，

联立解得：a=﹣=﹣=10m/s2

（2）当a=0时速度最大，故有：vm===10m/s

撤去F后，导体棒的动能全部转化为热量为：Q=mvm2=×0.1×102=5J

答：（1）ab速度是v=5m/s时，棒的加速度a是10m/s2．

（2）当ab棒达到最大速度vm后，撤去外力F，此后感应电流还能产生多少热量Q为5J．