Question

如图所示，水平U形光滑框架，宽度为1m，电阻忽略不计，导体ab质量是0.2kg，电阻是0.1Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，方向垂直框架向上，现用1N的外力F由静止拉动ab杆，当ab的速度达到1m/s时，求此时刻
（1）ab 杆产生的感应电动势的大小；
（2）ab杆的加速度的大小？
（3）ab杆所能达到的最大速度是多少？

Answer

（1）ab杆向右运动时垂直切割磁感线，由E=BLv求出感应电动势的大小；
（2）根据欧姆定律和安培力公式F=BIL求出安培力的大小，由牛顿第二定律求解加速度的大小．
（3）杆ab先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动，速度达到最大，由平衡条件求出最大速度．
【解析】
（1）ab 杆产生的感应电动势的大小为  E=BLv=0.1×1×1V=0.1V
（2）感应电流大小为 I===1A
     ab杆所受的安培力大小为  FA=BIL=0.1×1×1N=0.1N
    a==4.5m/s2
（3）∵FA=BIL=
       F-FA=ma
∴F-=ma
当 a=0 时，v达到最大
∴vm==m/s=10m/s
答：
（1）ab 杆产生的感应电动势的大小为0.1V；
（2）ab杆的加速度的大小是4.5m/s2．
（3）ab杆所能达到的最大速度是10m/s．