Question

（2005•湖南模拟）如图所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PQ、MN，PQ、MN的电阻不计，间距为d=0.5m，

Answer 1

解题思路：（1）根据欧姆定律求解电流，求解出安培力，对右棒运用牛顿第二定律列式求解加速度；

（2）当安培力与拉力平衡时，速度达到最大；

（3）撤去恒力F后，两个棒系统受一对等大、反向的安培力，系统动量守恒，根据动量守恒定律列式求解即可；

（4）要使棒L₂保持匀速运动，必须使回路中的磁通量保持不变，根据磁通量不变列式求解即可．

（1）L₁和L₂串连，电流I=[U/R]=[0.2V/0.1A]=2A；

L₂受到的安培力F´=BId=0.2N

∴α=[F−F′/m]=1.2m/s²

（2）设L₂的最大速度V_m

F_安=BI_md=B

BdVm

2Rd=F

∴V_m=[2FR

B2d2=

2×0.8×0.1

0．22×0．52=16m/s

（3）撤去F后，两棒达到共同速度时，L₂有稳定的速度：

m₂V_m=（m₁+m₂） V_共

则 V_共=

m2

m1+m2v_m=10m/s

（4）要使棒L₂保持匀速运动，必须使回路中的磁通量保持不变，设撤去F时磁感应强度为B，则

B₀ds=Bd（s+vt）

得B=

s/s+vt]B₀

答：（1）当电压表读数为0.2V时棒L₂的加速度为1.2m/s²；

（2）棒L₂能达到的最大速度为16m/s；

（3）若在棒L₂达到最大速度时撤去恒力F，并同时释放L₁，L₂达到稳定的速度为10m/s；

（4）该磁场随时间变化规律为B=[s/s+vt]B₀．

点评：

本题考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；安培力；电磁感应中的能量转化．

考点点评： 本题关键明确：①撤去拉力后，两个棒系统动量守恒；②固定L1，要使棒L2保持匀速运动，必须使回路中的磁通量保持不变．