Question

3．如圖所示，寬度為L=0.40m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.90Ω的電阻，導(dǎo)軌電阻忽略計．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.50T．一根質(zhì)量為m=0.1kg、電阻R1=0.1Ω的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸好．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的拉力拉動導(dǎo)體棒MN沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，在運(yùn)動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到勻速運(yùn)動時，速度為v=0.50m/s，此時，
（1）問導(dǎo)體棒上M、M兩點(diǎn)，哪一點(diǎn)電勢高？
（2）求MN兩點(diǎn)間的電壓U_MN；
（3）求作用在導(dǎo)體捧上的拉力的大�。�

Answer 1

分析 （1）運(yùn)用右手定則判斷感應(yīng)電流方向．
（2）由E=BLv求出導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢．由歐姆定律求出感應(yīng)電流的大小，再根據(jù)歐姆定律即可求得MN間的電壓；
（2）由F=BIL求出導(dǎo)體棒受到的安培力，然由平衡條件求出拉力．

解答 解：（1）由右手定則判斷知，通過導(dǎo)體棒MN的電流方向N到M．因?qū)�體棒可視為電源，故M點(diǎn)的電勢高；
（2）感應(yīng)電動勢為：
E=BLv=0.5×0.40×0.5V=0.1V
感應(yīng)電流的大小為：I=$\frac{E}{R}$=I=$\frac{0.1}{0.9+0.1}$=0.1A
MN兩段間的電壓U=IR=0.1×0.9=0.09V；
（3）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，安培力與拉力平衡，則有：
F=BIL=0.5×0.1×0.4N=0.02N   
答：（1）M點(diǎn)的電勢高；
（2）MN兩點(diǎn)間的電壓U_MN為0.09V；
（3）作用在導(dǎo)體捧上的拉力的大小為0.02N．

點(diǎn)評 本題中電磁感應(yīng)中常見問題，關(guān)鍵要掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式等等電磁感應(yīng)基本規(guī)律，注意勻速運(yùn)動時拉力與安培力平衡．