Question

如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距L=0.50m，左端接一電阻R=0.20Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：
（1）ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，并指出a、b哪端電勢(shì)高？
（2）回路中感應(yīng)電流的大��；
（3）維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大�。ㄕf明：計(jì)算時(shí)可認(rèn)為導(dǎo)體棒ab長為L=0.50m）

Answer 1

分析：（1）導(dǎo)體垂直切割磁感線，由磁感應(yīng)強(qiáng)度B、長度L、速度v，則公式E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．
（2）ab相當(dāng)于電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解感應(yīng)電流大�。�
（3）ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，水平外力F與安培力平衡，根據(jù)安培力公式F=BIL求解．

解答：解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ab棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
   E=BLυ=0.40×0.50×4.0V=0.80V
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流大小為 I=

E

R

=

0.8

0.2

A=4.0A
由右手定則可知，回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，所以a端電勢(shì)較高．
（3）當(dāng)ab棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab棒中有由b向a的電流，根據(jù)左手定則可知ab棒所受的磁場力F_安水平向左．為維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)施加一個(gè)與F_安等值反向的水平外力F．即F=F_安=BIL=0.40×4.0×0.50N=0.80N，方向水平向右．
答：（1）ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為0.8V，a端電勢(shì)較高；（2）回路中感應(yīng)電流的大小為4A；（3）維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大小0.80N，方向水平向右．

點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)、電路和磁場知識(shí)的綜合，考查分析和解決綜合題的基本能力．關(guān)鍵要掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、右手定則和安培力公式等等電磁學(xué)基本規(guī)律．