Question

水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为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（见右上图），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与F的关系如右下图。（取重力加速度g=10m/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？

Answer

（1）加速度减小的加速运动

（2）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．

【解析】试题分析：（1）金属杆在匀速运动之前，水平方向受到拉力F和向左的滑动摩擦力f和安培力，

由可知，安培力大小与速度大小成正比，开始阶段，拉力大于安培力和滑动摩擦力之和，

金属杆做加速运动，随着速度的增大，安培力增大，合力减小，加速度减小，故金属杆在匀速运动之前做加速度减小的变加速直线运动．

（2）杆产生的感应电动势，感应电流，杆所受的安培力，

当杆匀速运动时，合力为零，则有，代入得，则得，

由图线2得直线的斜率,则得，解得；

（3）v-F图象横轴截距表示物体受到的摩擦力；

由图示图象可知，由图象的截距得，滑动摩擦力，则得；

考点：考查了导体切割磁感线运动

【名师点睛】解决本题关键是安培力的分析和计算，根据平衡条件得到F与v的解析式，再分析图象的意义进行求解．对于图象要弄清两坐标轴的物理意义，往往图象的斜率、截距的含义等是解决问题的突破口．