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

Question

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可在光滑轨道上自由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？

Answer 1

（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．