Question

4．如图所示，水平面上固定一个间距L=1m的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，导轨一端接阻值R=9Ω的电阻，导轨上有一电阻r=1Ω，长度也为1m的导体棒在外力的作用下沿平行导轨向左方向匀速运动，不计导轨电阻，导体棒与导轨接触良好．求：
（1）流过电阻R的电流方向；
（2）当导体棒的速度v=4m/s时，流过导体棒的电流大小；
（3）当导体棒的速度v=4m/s时，导体棒受到的外力大小．

Answer 1

分析 （1）由右手定则判断经过导体棒的电流方向，而后判断出流过电阻R的电流方向
（2）由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，然后由安培力公式求出导体棒受到的安培力．
（3）在导体棒向右运动的过程中，外力与安培力大小相等．

解答 解：（1）由右手定则判断经过导体棒的电流方向为向下，故流过电阻R的电流方向向上．
（2）由法拉第电磁感应定律得：E=BLv=1×1×4V=4V
由闭合电路欧姆定律得：I=$\frac{E}{R+r}=\frac{4}{9+1}A=0.4A$
（3）导体棒向右运动的过程中，外力与安培力大小相等，故F=BIL=1×0.4×1N=0.4N
答：（1）流过电阻R的电流方向向上；
（2）当导体棒的速度v=4m/s时，流过导体棒的电流大小0.4A；
（3）当导体棒的速度v=4m/s时，导体棒受到的外力大小0.4N．

点评 本题考查了求安培力、电阻产生的焦耳热，分析清楚导体棒的运动过程，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、基础题．