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如图,两条足够长的固定平行光滑金属导轨(电阻不计)间距为L,位于同一水平面内,导轨的左端连有一电阻为R的定值电阻,导轨上放着一根质量为m、电阻不计的导体棒ab,构成闭合回路,整个装置处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,现用水平恒力F向右拉ab棒,求ab棒能达到的最大速度.

【答案】分析:根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由欧姆定律求出电流的大小,由右手定则判断电流方向.
导体棒匀速向右滑动时,水平外力与安培力平衡,根据安培力公式和平衡条件求解ab棒能达到的最大速度.
解答:解:
根据右手定则,导体棒中的电流方向为b流向a.
根据法拉第电磁感应定律,E=BvL         ①
则导体棒中的电流大小I==
而安培力大小为FA=BIL③
因当棒达到最大速度时,处于平衡状态,则有FA=F
由上可得::vm=
答:ab棒能达到的最大速度vm=
点评:本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,安培力是联系力与电磁感应的桥梁,安培力经验公式F=是常用的式子.
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(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?
(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字).

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