(03年天津卷)(18分)两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。在t=0时刻,两金属杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆上,使两金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,问此时两金属杆的速度各是多少?

解析:
设任一时刻t两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v1和v2经过很短的时间△t,杆甲移动距离v1△t,杆乙移动距离v2△t,回路面积改变
△S=[(x-v2△t)+v1△t]l-lx= (v1-v2)l△t
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势
ε=B
回路中的感应电流
i=
杆的运动方程
F-Bli=ma
由于作用于杆甲和乙和安培力总是大小相等,方向相反,所以两杆的动量(t=0时为0)等于外力F的冲量
Ft=mv1+mv2
联立以上各式解得
v1=
v2=
代入数据得:v1=8.15m/s,v2=1.85m/s