问题
问答题
U形金属导轨abcd原静放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f．已知磁感强度B=0.8T；导轨质量M=2kg，其中bc段长0.5m、电阻r=0.4Ω，其余部分电阻不计；金属棒PQ质量m=0.6kg、电阻R=0.2Ω、与导轨间的动摩擦因数μ=0.2．若向导轨施加方向向左、大小为F=2N的水平拉力，如图所示．
求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度（设导轨足够长，g取10m/s2）．
答案
导轨受到棒PQ水平向右的摩擦力 f=μmg
根据牛顿第二定律并整理得F-μmg-F安=Ma
刚拉动导轨时，I感=0，安培力为零，导轨有最大加速度
am=F-μmg M
=
（2-0.2×0.6×10）=0.40m/s21 2
随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小，当a=0时，速度最大
设为vm，电流最大设为Im，导轨受到向右的安培力 FB=BIL
F-μmg-BImL=0
Im=F-μmg BL
代入数字算得 Im=
A=2A 2-0.2×0.6×10 0.8×0.5
I=E R+r
Im=BLvm R+r
vm=Im
=3m/s R+r BL
答：导轨的最大加速度为0.40m/s2、最大电流2A和最大速度3m/s．