题目内容
如图所示,光滑平行导轨MN、PQ固定在水平面上,导轨间的距离l=0.6m,左端接电阻R=0.9Ω,导轨电阻不计.导轨所在空间存在垂直于水平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.1T.现将一根阻值为r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,它与导轨接触良好,用一水平向右的拉力使金属棒沿导轨向右做速度v=5.0m/s的匀速直线运动.求:
(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)拉力F的大小.
(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)拉力F的大小.
分析:先根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小,然后用右手定则判断通过电阻的电流方向,由闭合电路欧姆定律计算电流大小,最后根据安培力的计算公式求安培力
解答:解:(1)设金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E,根据法拉第电磁感应定律:
E=Blv=0.3V
(2)设电路中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律:
I=
=
A=0.3A
根据右手定则可知,电流的方向为:M→P
(3)设金属棒受的安培力为F安,则F安=BIL=1.8×10-2N.
因为金属棒做匀速运动,所以F=F安=1.8×10-2N
答:(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小0.3V;
(2)通过电阻R的电流大小0.3A,方向M→P;
(3)拉力F的大小为1.8×10-2N.
E=Blv=0.3V
(2)设电路中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律:
I=
E |
R+r |
0.3 |
0.9+0.1 |
根据右手定则可知,电流的方向为:M→P
(3)设金属棒受的安培力为F安,则F安=BIL=1.8×10-2N.
因为金属棒做匀速运动,所以F=F安=1.8×10-2N
答:(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小0.3V;
(2)通过电阻R的电流大小0.3A,方向M→P;
(3)拉力F的大小为1.8×10-2N.
点评:本题属于中档题,要熟练掌握右手定则和法拉第电磁感应定律的应用.
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