问题
问答题
如图，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，轨道的宽L=0.5m．轨道左端接R=0.4Ω的电阻．轨道处于磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中．导体棒ab在沿着轨道方向向右的力F=1.0N作用下，由静止开始运动，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直，导体棒的电阻r=0.1Ω，轨道电阻不计．求：
（1）导体棒的速度v=5.0m/s时，导体棒受到安培力的大小F安．
（2）导体棒能达到的最大速度大小vm．
答案
（1）由法拉第电磁感应定律有：E=BLv①
由闭合电路欧姆定律有：I=
②E R+r
由安培力公式有：F安=ILB③
联立①②③并代入数据解得：F安=0.4N
（2）设导体棒达到最大速度vm时，产生的电动势为E1，通过导体棒电流为I1，
根据受力平衡有：I1LB=F④
由法拉第电磁感应定律有：E1=BLvm⑤
由闭合电路欧姆定律有：I1=
⑥E1 R+r
联立④⑤⑥并代入数据解得：Vm=12.5m/s
答：（1）导体棒的速度v=5.0m/s时，导体棒受到安培力的大小0.4N．（2）导体棒能达到的最大速度大小12.5m/s．