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精英家教网如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和P之间接有阻值为R=2.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=0.5Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=5m/s的速度向右做匀速运动.
(1)棒上电动势多大?
(2)a b中的电流多大?
(3)方向怎样?
(4)导体受安培力多大?
(5)要使导体棒a b维持做匀速运动的外力多大?
分析:本题的关键是明确导体做切割磁感线运动时应用公式E=BLv求感应电动势大小,应用右手定则或楞次定律判定感应电流的方向.根据左手定则判定安培力的方向.
解答:解:(1):由E=BLv可得,棒上电动势为:E=BLv=0.4×0.5×5V=1.0V;
(2):由I=
E
R+r
可得,ab中的电流为:I=
1.0
2.0+0.5
A
=0.4A;
(3):由右手定则可知,ab中电流方向是从b向a;
(4):由F=BIL可得,导体受到的安培为:F=0.4×0.4×0.5N=0.08N;
(5):对导体棒受力分析,由平衡条件可知,匀速时应有外力
F
 
   外
=F=0.08N
答:(1)棒上电动势为1.0V
(2)ab中电流大小为0.4A
(3)电流方向从b向a
(4)导体受到的安培力为0.08N
(5)使导体棒维持匀速运动的外力是0.08N
点评:做切割磁感线运动的导体,在满足B、L、v三者两两垂直时,应用E=BLv来求感应电动势大小,应用右手定则判定感应电流的方向,涉及到动力学知识时,只需对导体棒进行受力分析,然后利用相应的物理规律求解即可.
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