题目内容

如图所示,U形导线框MNQP水平放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中,磁感线方向与导线框所在平面垂直,导线MN和PQ足够长,间距为0.5m,横跨在导线框上的导体棒ab的电阻r=1.0Ω,接在NQ间的电阻R=4.0g,电压表为理想电表,其余电阻不计.若导体棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做匀速直线运动,不计导体棒与导线框间的摩擦.

(1)通过电阻及的电流方向如何?

(2)电压表的示数为多少?

(3)若某一时刻撤去水平外力,则从该时刻起,在导体棒运动1.0m的过程中,通过导体棒的电荷量为多少?

 

答案:
解析:

(1)由右手定则可判断,导体棒中的电流方向为b→a,则通过电阻R的电流方向为N→Q

(2)由感应电动势的公式,得    ①

设电路中的电流为I,由闭合电路欧姆定律,得    ②

又电压表的示数等于电阻R两端的电压值,则有 U=IR  ③

综合①②③式,得    ④

代入数值,得  U=0.16V  ⑤

(3)撤去水平外力后,导体棒将在安培力的作用下,做减速运动.设在导体棒运动x=1,0m的过程中,导体棒中产生的感应电动势的平均值为,

由法拉第电磁感应定律,得  ⑥

由闭合电路欧姆定律,得    ⑦

设通过导体棒的电荷量为Q,则有    ⑧

综合⑥、⑦、⑧式,和    ⑨

代入数值,得  Q=2.0×10-2  ⑩

 


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