如圖，寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架導(dǎo)軌水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1.0Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)用恒定的水平牽引力F=3N從靜止拉動(dòng)棒（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），（框架電阻不計(jì)，g取10m/s2），問(wèn)：
（1）ab棒的穩(wěn)定速度多大？
（2）ab棒速度為1m/s時(shí)棒的加速度多大？
分析：（1）當(dāng)ab棒的合力為零時(shí)，速度達(dá)到最大，根據(jù)平衡求出電流的大小，從而結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式求出ab棒穩(wěn)定時(shí)的速度．
（2）當(dāng)速度為1m/s時(shí)，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式，結(jié)合閉合電路歐姆定律、安培力公式，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度的大小．
解答：解：（1）當(dāng)ab棒的合力為零時(shí)，速度最大．
有：F=BIL+f
又摩擦力f=μmg
聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)解得：I=2A．
則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大�。篍=IR=2×1V=2V．
根據(jù)E=BLv得，穩(wěn)定的速度：v=
E
BL
=
2
1×1
m/s=2m/s．
（2）當(dāng)v=1m/s時(shí)，安培力為：FA=BIL=
B2L2v
R
=
1×1×1
1
N=1N．
根據(jù)牛頓第二定律得：F-FA-μmg=ma
加速度為：a=
F-FA-μmg
m
=
3-1-0.5×2
0.2
m/s2=5m/s2．
答：（1）ab棒的穩(wěn)定速度為2m/s．
（2）ab棒速度為1m/s時(shí)棒的加速度為5m/s2
點(diǎn)評(píng)：本題考查電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合，知道合力為零時(shí)，速度達(dá)到最大．知道切割的部分相當(dāng)于電源．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，傾角為θ=30°，寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上，導(dǎo)軌上、下端各接有電阻R=1.6Ω，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m=0.2kg，電阻r=0.2Ω的金屬棒ab，用平行導(dǎo)軌且功率恒為6W的牽引力F牽引金屬棒ab，使它由靜止沿導(dǎo)軌向上移動(dòng)．當(dāng)金屬棒ab移動(dòng)2.6m時(shí)獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量為6J．（不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，g取10m/s2）
問(wèn)：（1）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度是多大？
（2）金屬棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，傾角θ=30°，寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形平行光滑金屬導(dǎo)軌，固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，范圍充分大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．用平行于導(dǎo)軌、功率恒為P=6W的牽引力F牽引一根質(zhì)量m=O.2kg，電阻R=1Ω放在導(dǎo)軌上的金屬棒ab，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上移動(dòng)（ab始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），當(dāng)ab棒移動(dòng)t=1.5s時(shí)獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中，金屬棒產(chǎn)生的熱量為Q=5.8J（ 不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，取g=10m/s2），求：
（1）ab棒的穩(wěn)定速度；
（2）ab棒從靜止開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定速度通過(guò)的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2011?雙流縣模擬）如圖所示，傾角θ=30°、寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下．用平行于軌道的牽引力拉一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1Ω放在導(dǎo)軌上的金屬棒ab，使之由靜止沿軌道向上運(yùn)動(dòng)，牽引力做功的功率恒為6W，當(dāng)金屬棒移動(dòng)2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的熱量為5.8J，不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，取g=10m/s2．求：
（1）金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度是多大？
（2）金屬棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)需的時(shí)間多長(zhǎng)？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示：寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1.0Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)用功率恒為6W的牽引力F使棒從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），當(dāng)棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q=5.8J時(shí)獲得穩(wěn)定速度為2m/s，此過(guò)程中，通過(guò)棒的電量q=2.8C（框架電阻不計(jì)，g取10m/s2）．
求：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？
（2）ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？

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