题目内容

光滑 U 形导轨,竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中,已知导轨宽L=0.5m,磁感应强度B=0.2T.有一电阻为零,质量为0.01kg的导体棒AB紧挨导轨,沿着光滑导轨由静止开始下落,如图所示,设串联在导轨中的电阻R阻值为2Ω,其他部分的电阻及接触电阻均不计.问:
(1)导体棒AB在下落过程中,AB棒的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向;
(2)当导体棒AB的速度为5m/s(设并未达到最大速度)时,其感应电动势和感应电流的大小各是多少;
(3)当导体棒AB最终匀速下落时,其感应电流的大小是多少.(重力加速度取10m/s2
分析:(1)AB棒的感应电流的方向由右手定则判断,AB棒受到的磁场力的方向由左手定则判断;
(2)感应电动势由公式E=BLv求解,感应电流的大小由欧姆定律求解.
(3)当导体棒AB最终匀速下落时,重力与安培力平衡,根据平衡条件和安培力公式结合求解.
解答:解:(1)由右手定则:AB棒的感应电流方向由A指向B,
由左手定则:AB棒所受磁场力竖直向上,
(2)感应电动势为 E=BLv=0.2×0.5×5V=0.5V
感应电流由欧姆定律得:I=
E
R
=
0.5
2
A=0.25A
(3)由AB匀速下落知,AB棒所受安培力F=mg
且 F=BIL
 I=
mg
BL
=
0.01×10
0.2×0.5
A=1A
答:(1)导体棒AB在下落过程中,AB棒的感应电流方向由A指向B,AB棒所受磁场力竖直向上.
(2)当导体棒AB的速度为5m/s时,其感应电动势和感应电流的大小分别是0.5V、0.25A.
(3)当导体棒AB最终匀速下落时,其感应电流的大小是1A.
点评:在电磁感应现象中,右手定则、左手定则和楞次定律、安培力公式都是基本规律,关键要能正确运用,不混淆,需要加强训练.
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