题目内容

10.如图所示,水平放置的平行金属导轨MN和PQ相距L=0.50m,导轨左端接一电阻R=30Ω,磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.电阻为10Ω的导体棒ab垂直导轨放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨电阻可忽略不计.当ab棒水平向右匀速滑动时,MP间电压为0.6V.求:
(1)ab棒中的感应电流大小和方向;
(2)ab棒水平向右匀速滑动的速度大小;
(3)ab棒做匀速运动时水平外力F的大小和方向.

分析 (1)导体垂直切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,R相当于外电路.根据欧姆定律求出ab棒中的感应电流大小,由右手定则判断感应电流的方向.
(2)根据闭合电路欧姆定律求出感应电动势,由公式E=BLv求出ab棒水平向右匀速滑动的速度.
(3)ab棒做匀速运动,水平外力F与安培力平衡,根据安培力公式F=BIL求解.

解答 解:(1)ab棒中的感应电流大小为:
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{0.6}{30}$A=0.02A
由右手定则判断知,ab棒中电流方向由b到a.
(2)ab棒产生的感应电动势为:
E=I(R+r)=0.02×(30+10)V=0.8V
由E=BLv得:
v=$\frac{E}{BL}$=$\frac{0.8}{0.4×0.5}$=4m/s
(3)ab棒做匀速运动时水平外力与安培力平衡,则有:
F=BIL=0.40×0.02×0.50N=0.004N,方向水平向左.
答:(1)ab棒中的感应电流大小是0.02A,方向由b到a;
(2)ab棒水平向右匀速滑动的速度大小是4m/s;
(3)ab棒做匀速运动时水平外力F的大小是0.004N,方向水平向左.

点评 本题是电磁感应与电路的综合,要正确区分电源和外电路,明确电磁感应与电路联系的桥梁是感应电动势.

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