如图所示,ab、cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,质量为3.6kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动;当棒中电流增大到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,已知金属棒受到的磁场力方向水平.求匀强磁场的磁感应强度的大小.

问题描述:

如图所示,ab、cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,质量为3.6kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动;当棒中电流增大到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,已知金属棒受到的磁场力方向水平.求匀强磁场的磁感应强度的大小.

导体棒受到安培力和摩擦而平衡,由平衡条件可得:
BI1L=μmg,①
当金属棒中的电流为I2=8A时,棒做加速运动,加速度为a,根据牛顿第二定律得:
BI2L-μmg=ma,②
将①代入②得:
B=

ma
I2L−I1L
=
3.6×2
3×2
=1.2 T.
答:匀强磁场的磁感应强度的大小为1.2T.
答案解析:先根据金属棒匀速运动求出所受摩擦力的大小,然后结合牛顿第二定律对加速运动时列方程.
考试点:安培力;牛顿第二定律.
知识点:本题考查了受安培力作用下的牛顿第二定律,解决方法和力学部分一样,难度不大.