题目内容

【题目】小明在做“探讨什么情况下磁可以生电”实验时,连接了如图所示的实验装置,PQ、MN为两平行金属导线,水平放置,相距L,两导轨右侧连接定值电阻R,一金属棒垂直搁在两导轨上,与导轨接触良好,接触点分别为a、b.现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内、用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时,在闭合回路可产生感应电流,当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻,则:

(1)当向左拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为__________;

(2)当向右拉动金属棒时,金属棒相当于电源给电阻R供电,则此时金属棒的_____ (选填“a”或“b”)端相当于电源的正极.

(3)小明在做实验时,发现F的大小与PQ、MN间距L、电阻R大小、金属棒运动速度和磁场大小等有关,在保持其它条件不变的情况下,分别改变L、R得到如表实验数据,请根据以下实验数据及你已有的数学、物理知识,写出F与L、R的关系式为:F=_____.

【答案】 b→a b

【解析】(1)由题意知,当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,当向左拉动金属棒时,金属棒运动的方向改变,通过金属棒的电流方向为b→a;

(2)当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,在金属棒的外部电流的方向是从b-a,因为在电源外部,电流的方向从电源的正极流向负极,所以b端相当于电源的正极;

(3)①分析F、L之间关系的数据如下:当L1=0.2m时,F1=0.1N,F1和L1的关系式:0.1N=×0.22N;当L2=0.4m时,F2=0.4N,F2和L2的关系式:0.4N=×0.42N;当L3=0.6m时,F3=0.9N,F3和L3的关系式:0.9N=×0.62N;所以,F、L之间关系式为:F=×L2N;②分析F、R之间关系的数据如下:当R1=0.1Ω时,F1=0.8N,F1和R1的关系式:0.8N=N;

当R2=0.2Ω时,F2=0.4N,F2和R2的关系式:0.4N=N;当R3=0.4Ω时,F3=0.2N,F3和R3的关系式:0.2N=N;所以,分析F、R之间关系式为:F=N;根据①②可总结出F、R、L之间的关系:F=,把F=0.4N,L=0.4m,R=0.2Ω代入,可得出K=0.5,

所以F、R、L之间的关系:F=。

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