【分析】因为MN杆做匀速运动,所以作用在MN杆上的拉力等于杆MN受到的安培力,而在切割过程中电动势不变,但是回路中的电阻发生变化,所以当回路中电阻最小时电流最大,安培力最大,外力最大;当回路中电阻最大时电流最小,安培力最小,外力最小。
n而外电阻为两部分电阻并联,可由数学知识列出并联电阻表达式,之后由数学二次函数求出极值即可求解。
设导体杆MN的坐标为x,则杆左侧电阻和右侧电阻分别为:
n
n
n所以,回路的总电阻:
n
n杆在运动时产生的感应电动势为E=BLv。
n根据欧姆定律可得杆中电流为:
n
n为使MN能匀速移动,作用在杆上的外力为:
n
n令,
n由于:
n
n所以:
n当x=L时,,F有最小值:
n
n当x=0或2L时,,F有最大值:
n
n故:。
【点评】题目求解的关键在于并联电阻极值的求解,所以说电磁感应电路涉及知识点较多,可与力、热等知识点发生联系,求解时要具有一定的针对性。
n该题体现了数学方法在分析解答物理问题上的重要作用。