Question

(16分)如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩光滑平行導軌PQ、MN，導軌的電阻不計，間距為d = 0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B = 0.2T的勻強磁場中．電阻均為r = 0.1Ω、質量分別為m₁ = 0.3kg和m₂ = 0.5kg的兩金屬棒ab、cd平行的擱在導軌上，現固定棒ab，讓cd在水平恒力F = 0.8N的作用下，由靜止開始做加速運動，試求：
(1)cd棒兩端哪端電勢高；
(2)當電壓表的讀數為U = 0.2V時，cd棒受到的安培力多大；
(3)棒cd能達到的最大速度v_m．
 

Answer 1

（1）c端電勢高（2）0.2N（3）

（1）c端電勢高            (3分)
(2) ∵L₁與L₂串聯
∴流過L₂的電流為：   I=U/2r="2A"      ①  (3分)
F_安=BdI="0.2N                  " ② (3分)
（3）當L₂所受安培力F_安=F時，棒有最大速度v_m，此時電路中電流為I_m. (2分)
      則：F_安=BdI_m                   ③  
E=Bdv_m                                      ④     (2分)
      I_m=E/2r                         ⑤     (1分)
由③④⑤得：    ⑦  (2分)