Question

16．两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2kg，导轨宽度为1m．当导电棒中通入3A电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流强度增大为5A时，导电棒可获得2m/s²的加速度，求装置所在处的磁感应强度的大小及摩擦力的大小？

Answer 1

分析 当导电棒在导轨上匀速滑动时，滑动摩擦力与安培力平衡，列出平衡方程；导电棒加速运动时，安培力与滑动摩擦力的合力产生加速度，根据牛顿第二定律列方程，再与平衡方程联立解出B．

解答 解：当导电棒在导轨上匀速滑动时，摩擦力大小等于安培力小，f=F₁=BI₁L…（1）
当导电棒在导轨上加速运动时，根据牛顿第二定律得：
F₂-f=ma 即：BI₂L-f=ma…（2）
将①式代入②式得：
BI₂L-BI₁L=ma
代入解之得：B=1.2T；f=3.6N；
答：装置所在处的磁感强度的大小是1.2T．摩擦力为3.6N．

点评 本题是电磁学知识与力学知识的综合应用，比较简单，其桥梁是安培力．