如图所示,电源电动势E=2.4V,内阻r=0.4Ω,电阻R2=0.2Ω,CD、EF为竖直平面内两条平行导轨,处在水平匀强磁场中,其电阻忽略不计,ab为金属棒,m=5g,L=25cm,电阻R1=0.2Ω,ab可在光滑轨道上自

问题描述:

如图所示,电源电动势E=2.4V,内阻r=0.4Ω,电阻R2=0.2Ω,CD、EF为竖直平面内两条平行导轨,处在水平匀强磁场中,其电阻忽略不计,ab为金属棒,m=5g,L=25cm,电阻R1=0.2Ω,ab可在光滑轨道上*滑动且与轨道接触良好,滑动时保持水平,g取10m/s2.求:

(1)S断开时,ab保持静止时B的大小?
(2)S接通瞬间,金属棒的加速度多大?

(1)回路中电流为I=

E
R1+r
2.4
0.2+0.4
A=4A
ab棒静止,则mg=BIL
B=
mg
IL
0.005×10
4×0.25
T=0.05T

(2)S接通时流过ab棒的电流为
R=
R1R2
R1+R2
0.2×0.2
0.2+0.2
Ω=0.1Ω

I′=
E
R+r
2.4
0.1+0.4
A=4.8A

I2=
I′
2
4.8
2
A=2.4A

ab棒受到的安培力为
F′=BI2L=0.05×2.4×0.25N=3×10-2N
产生的加速度为
a=
mg−F′
m
0.005×10−0.03
0.005
m/s2=4m/s2

方向竖直向下.
答:(1)S断开时,ab保持静止时B的大小为0.05T;
(2)S接通瞬间,金属棒的加速度多大为4m/s2