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如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,导轨上端接有电阻R=0.80Ω,导轨电阻忽略不计.导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界,磁感应强度B=0.40T,方向垂
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问题描述:

如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,导轨上端接有电阻R=0.80Ω,导轨电阻忽略不计.导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界,磁感应强度B=0.40T,方向垂直于金属导轨平面向外.质量m=0.05kg,电阻r=0.20Ω的金属杆MN,从静止开始沿着金属导轨下落,下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中,金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好.已知重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力.

(1)求金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压;

(2)求金属杆在磁场中下落的最大速度.

李守巨回答:
  (1)设金属杆刚进入磁场时,产生的感应电动势为E,有:E=BlV=0.40×0.50×2.5=0.5V,电路电流为:I=ER+r=0.50.8+0.2=0.5A,MN两端的电压为:U=IR=0.5×0.8=0.4V;(2)当金属杆匀速运动时速度最大,安培力为:F=BIl...
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