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如圖16-4-1所示,水平的平行光滑導軌,導軌間距離為L=1 m,左端接有定值電阻R=2 Ω.金屬棒PQ與導軌良好接觸,PQ的電阻為r=0.5 Ω,導軌電阻不計,整個裝置處于磁感應強度為B=1 T的勻強磁場中,現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F=2 N作用下運動,求:

(1)棒PQ中感應電流的方向;

(2)棒PQ中哪端電勢高;

(3)棒PQ所受安培力方向;

(4)PQ棒的最大速度.

圖16-4-1

解析:(1)由右手定則知感應電流方向為Q→P;

(2)PQ運動產生感應電動勢,相當于電源,因電源內部電流由低電勢流向高電勢,所以P端電勢高于Q端電勢;

(3)因棒中電流由Q→P,由左手定則知棒所受安培力方向向左;

(4)PQ棒速度達最大值時,PQ受安培力大小等于恒力F.

由F=BIL,得:I==2 A.

此時感應電動勢為ε=I(R+r)=2×(2+0.5) V=5 V.

PQ的最大速度為:v=m/s=5 m/s.

答案:(1)Q→P  (2)P端  (3)向左  (4)5 m/s.

說明:求PQ棒最大速度時,也可根據功能關系,PQ棒速度最大時,動能不再增加,F做功的功率應等于電路中的電功率,故有:,得v= m/s=5 m/s.

練習冊系列答案
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圖16-4-1

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圖16-4-11

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圖16-4-23

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圖16-4-15

A.導線框進入磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→a

B.導線框離開磁場時，感應電流方向為a→d→c→b→a

C.導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右

D.導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左

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