Question

如圖，水平放置的金屬導(dǎo)軌M、N，平行地置于勻強(qiáng)磁場中，間距為d，磁場的磁感強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上，金屬棒ab的質(zhì)量為m，放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直．已知導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等），電源電動(dòng)勢為E，定值電阻為R，其余部分電阻不計(jì)．電鍵K閉合后，金屬將開始運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)電鍵K閉合的瞬間，棒ab的加速度為多大？

Answer 1

分析：根據(jù)閉合電路歐姆定律可以計(jì)算電鍵閉合瞬間，電路中電流I的大小和方向，已知電流的大小可以算出此時(shí)ab棒受到的安培力的大小和方向，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析知，導(dǎo)體棒受到的安培力在水平方向的分力使導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生加速度，根據(jù)牛頓第二定律可以算得導(dǎo)體棒的加速度．

解答：解：由題意知，電鍵閉合時(shí)，導(dǎo)體棒中通過的電流方向是從a到b，根據(jù)左手定則知，導(dǎo)體棒受到的安培力方向如圖所示
因?yàn)閷?dǎo)體棒受四個(gè)力作用下在水平方向運(yùn)動(dòng)，故導(dǎo)體棒在豎直方向所受合力為0
由題意得：F=BIL
則導(dǎo)體棒所受的合力F_合=BIL-F_f；
 由平衡條件得：F_N=mg
根據(jù)牛頓第二定律，BIL-μF_N=ma
在電路中，根據(jù)閉合電路歐姆定律I=

E

R

知，
所以導(dǎo)體棒產(chǎn)生的加速度a=

BEL-μRmg

mR

答：棒ab的加速度大小為

BEL-μRmg

mR

．

點(diǎn)評：能通過左手定則確定安培力的大小和方向，并對導(dǎo)體棒正確的受力分析得出導(dǎo)體棒所受的合力，根據(jù)牛頓第二定律解得．主要考查左手定則和閉合回路的歐姆定律的運(yùn)用．