题目内容
如图所示，abcd为质量M=2kg的U型导轨，放在水滑绝缘的水平面上，另有一根质量m=0.6kg的金属棒PQ平行于bc放在导轨上，PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱e、f．导轨处于匀强磁场中，磁场以OO′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁场应强度大小都为B=0.8T．导轨的bc段长L=0.5m，其电阻r=0.4Ω金属棒的电阻R=0.2Ω，其余电阻均可不计．金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2．若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2N的水平拉力，设导轨足够长，求：（g取10m/s2）（1）导轨运动的最大加速度；
（2）导轨的最大速度；
（3）定性画出回路中感应电流随时间变化的图象．
分析：根据牛顿第二定律与安培力的表达式，可求出最大加速度与最大电流；再由闭合电路欧姆定律及法拉第电磁感应定律，即可求解．
解答：解：（1）当t=0时a最大
据牛顿第二定律得
F-μmg=Ma
a=0.4m/s2
（2）当导轨匀速运动时速度最大
F-IBL-μN=0…①
N=mg-IBL …②
I=
…③
由①②③联立 得v=3.75m/s
（3）感应电流随时间变化的图象I-t 如图：
答：（1）导轨运动的最大加速度是0.4m/s2；
（2）导轨的最大速度是3.75m/s；
（3）如图
据牛顿第二定律得
F-μmg=Ma
a=0.4m/s2
（2）当导轨匀速运动时速度最大
F-IBL-μN=0…①
N=mg-IBL …②
I=
| BLv |
| R+r |
由①②③联立 得v=3.75m/s
（3）感应电流随时间变化的图象I-t 如图：
答：（1）导轨运动的最大加速度是0.4m/s2；
（2）导轨的最大速度是3.75m/s；
（3）如图
点评：考查牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律与法拉第电磁感应定律的掌握与应用，知道安培力的表达式．
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