Question

5．如图所示，光滑的金属导轨MN、PQ组成一个水平框架，置于B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中，质量为0.05kg的金属棒AC放在框架上，并垂直于MN和PQ，阻值为1Ω的电阻R接于M、P间，MN和PQ相距0.4m，导轨与金属棒的电阻不计，现用水平力F使棒AC自静止开始向右做匀加速运动，加速度大小为2m/s²，求：
（1）金属棒AC中的电流方向；
（2）第5s末导体棒两端的感应电动势大小；
（3）第5s末作用在AC上的外力F的大小．

Answer 1

分析 （1）由右手定则可以判断出电流方向．
（2）由速度公式求出速度，然后由E=BLv求出感应电动势．
（3）由安培力公式求出安培力，然后由牛顿第二定律求出外力F．

解答 解：（1）由右手定则可知，感应电流由C流向A；
（2）速度：v=at=2×5=10m/s，
感应电动势：E=BLv=0.5×0.4×10=2V；
（3）电流：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{2}{1}$=2A，
安培力：F_安培=BIL=0.5×0.4×2=0.4N，
由牛顿第二定律得：F-F_安培=ma，
代入数据解得：F=0.5N；
答：（1）金属棒AC中的电流方向：由C流向A；
（2）第5s末导体棒两端的感应电动势大小为2V；
（3）第5s末作用在AC上的外力F的大小我0.5N．

点评 本题考查了判断电流方向、求电动势、拉力，分析清楚运动过程，应用右手定则、速度公式、E=BLv、欧姆定律、安培力公式与牛顿第二定律即可正确解题．