
(22-23高二下·江苏南京·期末)如图,质量、宽度
的足够长金属导轨
放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量
的导体棒
置在导轨上,始终与导轨接触良好,
构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数
,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。开始时
左侧导轨的总电阻
,右侧导轨单位长度的电阻
。以
为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为
。在
时,一水平向左的拉力
垂直作用在导轨的
边上,使导轨由静止开始做加速度
的匀加速直线运动,
。求:
(1)时,回路中电动势
的大小;
(2)时,MN对金属导轨的摩擦力
的大小;
(3)拉力的最大值。
【答案】(1)8V;(2)2.64N;(3)10.8N
【详解】(1)回路中感应电动势
导轨做初速度为零的匀加速运动
解得
(2)导轨做初速度为零的匀加速运动
回路中总电阻
回路中感应电流
导轨受到安培力
导轨受到摩擦力
解得
(3)导轨受到外力F,安培力FA,摩擦力f,则有
由牛顿第二定律
上式中,当
即=1s
时外力F取最大值;所以
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