Question

如图所示，水平U形光滑固定框架，宽度为L=1m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m=0.2kg、电阻R=0.5Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，方向垂直框架平面向上．现用F=1N的外力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到5m/s时，求：
（1）回路中电流的大小
（2）ab棒所受的安培力；
（3）ab棒的加速度大小．

Answer 1

分析：（1）根据E=BLv求出感应电动势，运用闭合电路欧姆定律求出感应电流，
（2）根据公式F_安=BIL求出ab棒所受的安培力．
（3）根据牛顿第二定律求出加速度．

解答：解：（1）根据导体棒切割磁感线的电动势：E=BLv=0.2×1×5V=1V    
由闭合电路欧姆定律得回路电流：I=

E

R

=

1

0.5

A=2A
（2）ab所受安培力 F_安=BIL=0.2×2×1N=0.4N         
安培力的方向：水平向左             
（3）根据牛顿第二定律得：F-F_安=ma
得ab杆的加速度：a=

F-F安

m

=

1-0.4

0.2

m/s²=3m/s²   
答：（1）回路中电流的大小为2A．（2）ab棒所受的安培力为0.4N；（3）ab棒的加速度大小为3m/s²．

点评：解决本题的关键掌握导体切割产生的感应电动势E=BLv，以及熟练运用牛顿第二定律．