Question

如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ad和bc相距L=0.2m，另外两根水平金属杆MN和EF的质量均为m=10^-2kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和EF杆的电阻均为0.2Ω（竖直金属导轨的电阻不计），EF杆放置在水平绝缘平台上，整个装置处于匀强磁场内，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度B=1.0T，现让MN杆在恒定拉力作用下由静止开始向上加速运动，当MN杆加速到最大速度时，EF杆对绝缘平台的压力为零（g取10m/s²）
（1）定性说明在达到最大速度前MN杆的运动性质（不用说明理由）；
（2）达到最大速度时，拉力对MN杆做功的功率为多大？

Answer 1

分析：（1）MN杆在恒定拉力作用下，加速度方向向上，速度增加，感应电动势增大，电流增大，安培力增大，则加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动．
（2）当达到最大速度时，拉力等于重力和安培力之和，根据切割产生的感应电动势公式、安培力大小公式、闭合电路欧姆定律求出最大速度，从而求出拉力做功的功率．

解答：解：（1）MN杆做变加速运动，加速度逐渐减小，速度逐渐增大． 
（2）对MN杆：F=mg+F_安．
对EF杆：F_安=mg
所以F=2mg．
F_安=BIL
I=

BLv

2R

．
v=

2mgR

B2L2

=1m/s
P=Fv=0.1W．
答：（1）MN杆做变加速运动，加速度逐渐减小，速度逐渐增大．
（2）达到最大速度时，拉力对MN杆做功的功率为0.1W．

点评：解决本题的关键通过物体的受力判断物体的运动规律，知道当加速度为零时，速度最大．