Question

【題目】如圖所示，寬度L=1m的足夠長的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=1T，框架導軌上放一根質量m=0.2kg、電阻R=1.0Ω的金屬棒ab，棒ab與導軌間的動摩擦因數μ=0.5，現用外力F使棒從靜止開始沿導軌向右運動（ab棒始終與導軌接觸良好且垂直），棒最終的穩定速度v=2m/s,（框架電阻不計，g取10m/s2）則此時：

（1）判斷ab棒兩端電勢高低并求電壓Uab是多少？

（2）外力F的大小是多少？

Answer 1

【答案】（1）-2V（2）3N

【解析】

（1）根據右手定則可以判斷電勢的高低，通過法拉第電磁感應定律可以求出Uab；

（2）根據平衡條件可以求解拉力F的大小；

（1）根據右手定則可知，電流由，故b端電勢高于a端電勢

則根據法拉第電磁感應定律可知：；

（2）棒穩定時，受到安培了為：

其中：

根據平衡條件可知：

代入數據解得。