Question

如圖所示，平行導(dǎo)軌ab、cd所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直．a(chǎn)c間連接電阻R．導(dǎo)體棒ef橫跨在導(dǎo)軌間，在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)為l，電阻為r，所在磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里．導(dǎo)軌的表面光滑，其電阻可忽略．在ef棒以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：
（1）電阻R中電流的方向；
（2）ef棒發(fā)熱損耗的電功率；
（3）ef棒在運(yùn)動(dòng)中消耗的機(jī)械功率．

Answer 1

分析：先用右手定則判斷電流的方向；然后根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律以及電功率的公式進(jìn)行求解

解答：解：（1）根據(jù)右手定則（伸開右手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)．把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線穿過(guò)手掌心，大拇指指向?qū)�體運(yùn)動(dòng)方向，四指所指方向?yàn)楦袘?yīng)電流的方向）可判斷導(dǎo)體中電流的方向?yàn)椋篴→c．
（2）設(shè)ef上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：e=BLV
   根據(jù)閉合電路歐姆定律：I=

e

R+r

=

BLV

R+r

  則：ef發(fā)熱損耗的電功率：P=I²r=（

BLV

R+r

）² r
（3）設(shè)ef棒受到的安培力為F_安，則機(jī)械功率P=F_安V①
      F_安=BIL②
      I=

BLV

R+r

③
聯(lián)立①②③得：P=

B2L2V2

R+r

．
答：（1）電阻R中電流的方向a→c．
（2）ef棒發(fā)熱損耗的電功率為（

BLV

R+r

）² r；
（3）ef棒在運(yùn)動(dòng)中消耗的機(jī)械功率為

B2L2V2

R+r

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向以及法拉第電磁感應(yīng)定律和電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是明確各種功率計(jì)算公式中各量的物理意義