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精英家教网如图所示,有一个U型导线框,NMPQ水平放置在磁感强度B=0.1T的匀强磁场里,磁感线与线框平面垂直,导线MN和PQ足够长,间距为0.4m,放在导线框上的导体棒ab的质量为10g,电阻为1Ω,线框中接有电阻R=3Ω,其它部分电阻不计,若ab在外力作用下以速度v=10m/s向右匀速运动(不考虑摩擦)求:
(1)a、b两端的电压多大?
(2)当撤去外力后,电路中能产生多少热量?
分析:(1)金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势,由公式E=BLv求出,由欧姆定律求得电路中电流,并求出ab两端的电压.
(2)根据能量守恒定律,则有动能的减小转化为电路中产生的热量,从而即可求解.
解答:解:(1)金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv=0.1×0.4×10V=0.4V
电路中的电流I=
E
R+ r
=
0.4
3+1
A=0.1A
金属棒ab两端的电压U=IR=0.1×3V=0.3V
(2)当撤去外力后,因棒切割磁感线,产生感应电流,出现安培力做功,导致动能减小,转化为电路中的热量,
根据能量守恒定律,则有:Q=
1
2
mv2
=
1
2
×0.01×102J=0.5J

答:(1)a、b两端的电压0.3V;
(2)当撤去外力后,电路中能产生0.5J热量.
点评:本题关键要掌握法拉第定律、欧姆定律、安培力公式等等电磁感应常用的规律,注意ab电压即为路端电压,而不是电源的电动势.
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