问题
计算题
水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计，均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如下图。（取重力加速度g=10 m/s2）
（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？
（2）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω，磁感应强度B为多大？
（3）由v-F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？
答案
解：（1）金属杆运动后，回路中产生感应电流，金属杆将受F和安培力的作用，且安培力随着速度增大而增加。杆受合外力减小，故加速度减小，速度增大，即做加速度减小的加速运动
（2）感应电动势E=vBL，感应电流I=
，安培力F=IBL=
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零
F=v
+f
所以v=
（F－f）
从图线可以得到直线的斜率k=2
所以B=
=1 T
（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2 N
若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数μ=0.4