Question

如圖所示,水平放置的平行光滑軌道間距為L=1m.左端連有定值電阻R=2Ω,金屬桿
MN與軌道接觸良好,MN的電阻為r=0.5Ω,軌道電阻不計,整個裝置處于磁感應強度為
B=1T的勻強磁場中,現在使MN在水平向右的恒力F=2N的作用下運動,則：⑴試判斷
MN桿哪端電勢高；⑵桿獲得的最大速度是多少？⑶MN兩點的最大電勢差是多大？

Answer 1

（1）M端電勢高（2）V="5m/s" （3）

解
（1）由右手定則可判斷M端電勢高………………………………………  2分
（2）由題意可知：當金屬桿MN受到的安培力F_安=F時，桿獲得的速度最大
即
代入數據得V=5m/s          ………………………………………  4分
（3）當桿MN獲得最大速度后，桿即做勻速運動，此時U_MN電勢差最大
此時由法拉第電磁感覺定律可得E=BLV=5V…………………………   2分
由歐姆定律可得：…………   2分
本題考查導體棒切割磁感線，由右手定則可判斷M端電勢高，當金屬桿MN受到的安培力F_安=F時，桿獲得的速度最大，根據安培力公式，可得最大速度。當桿MN獲得最大速度后，桿即做勻速運動，此時U_MN電勢差最大。此時由法拉第電磁感覺定律根據歐姆定律可得MN兩端電勢。