Question

如圖所示，光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內(nèi)，MN、PQ平行且足夠長，兩軌道間的寬度L=0.5m，軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻．軌道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中．質(zhì)量m=0.5kg，電阻r=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab垂直于軌道放置．導(dǎo)體棒在沿著軌道方向向右的力F作用下，以速度v=5.0m/s做勻速直線運(yùn)動，導(dǎo)體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直．不計(jì)軌道的電阻，不計(jì)空氣阻力．求：

（1）ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E；

（2）電阻R上消耗的功率P；

（3）保持導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動的拉力F的大�。�

Answer 1

考點(diǎn)：  導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢．

專題：  電磁感應(yīng)與電路結(jié)合．

分析：  （1）由題，導(dǎo)線ab做勻速運(yùn)動，已知速度大小v，由E=BLv求出感應(yīng)電動勢大��；

（2）再由閉合電路歐姆定律可求出通過電阻的電流大�。桓鶕�(jù)安培力公式可求出其大小，再由受力平衡可確定外力的大�。�

（3）在水平方向上，導(dǎo)線受到拉力和安培力，根據(jù)功率的公式可求出安培力的功率．

解答：  解：

（1）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，感應(yīng)電動勢E=BLv=0.4×0.5×5.0=1.0V；

（2）導(dǎo)體棒上通過的感應(yīng)電流 I===1.0A； 

電阻R上消耗的功率P=I²R=1²×0.5=0.5W；        

（3）導(dǎo)體棒勻速，受力平衡F=F_安

此時，F(xiàn)_安=BIL                  

解得：F=0.2N；

答：（1）ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E為1.0V；

（2）電阻R上消耗的功率P為0.5W；

（3）保持導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動的拉力F的大小為0.2N．

點(diǎn)評：  本題是導(dǎo)體在導(dǎo)軌上運(yùn)動類型，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力公式結(jié)合研究．同時運(yùn)用力的功率公式．