题目内容

(12分)光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为s。一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于轨道上,与导轨垂直且接触良好,受到水平拉力F=(0.5v+0.4)N(v为某时刻金属棒运动的瞬时速度)的作用,从磁场的左边界由静止开始运动。已知l=1m,m=1kg,R=0.3Ω,r=0.2Ω,s=1m,如果测得电阻两端的电压u随着时间是均匀增大的,那么:

⑴分析并说明该金属棒在磁场中是做何种运动;

⑵金属棒到达ef处的速度应该有多大;

⑶分析并求解磁感应强度B的大小。

答案:

解:(1) (4分)因电阻两端的电压u随着时间t是均匀增大的, 即:u  t ;

      而: u=iR=R = v,    即: u  v

所以: t 

  于是,可以断定:棒必做初速为零的匀加速直线运动。

  (2)(4分)设运动的加速度为a, t=0时,=0,

所以,应用牛顿第二定律有:

            0.4 = ma ,                 解得: a=0.4m/s2

       所以由,            得:=2m/s

  (3)(4分)根据题意,在杆运动的一般状态下,应用牛顿第二定律有:

               =ma

       又因为: ma0.4为恒量

   所以必有0.5=

       解 得B=0.5T;

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