题目内容

精英家教网如图所示，电阻r=0.3Ω，质量m=0.1kg的金属棒CD垂直静置在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上．棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5Ω的电阻，有一理想电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面．现给金属棒加一水平向右的恒定外力F，观察到电压表的示数逐渐变大，最后稳定在1.0V，此时导体棒的速度为2m/s．g=10m/s2．求
（1）拉动金属棒的外力F多大？
（2）当电压表读数稳定后某一时刻，撤去外力F，求此后电阻R上产生的热量是多少？
分析：（1）根据闭合电路欧姆定律求出感应电动势，由安培力公式F=BIL求得安培力大小，由于棒匀速运动，拉力与安培力二力平衡，即可求解；
（2）撤去外力F，棒在安培力作用下做减速运动，最终停止运动，由能量守恒定律即可求解．
解答：解：（1）设CD杆产生的电动势为E，电流表的示数为I．
则对R研究，可知：I=
U
R
=
1
0.5
A=2A
棒产生的感应电动势为 E=BLv
由闭合电路欧姆定律有：I=
BLv
R+r
，得：BL=
I(R+r)
v
=
2×(0.5+0.3)
2
=0.8T?m
设CD杆受到的拉力为F，则安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因为稳定时棒匀速运动，则有F=FA=1.6N
（2）由能量守恒，回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量
 
1
2
mv2=Q
得：Q=
1
2
×0.1×22J=0.2J
电阻R上产生的电热 QR=
R
R+r
Q=
0.5
0.5+0.3
×0.2=1.25J
答：（1）拉动金属棒的外力F是1.6N．
（2）当电压表读数稳定后某一时刻，撤去外力F，此后电阻R上产生的热量是1.25J．
点评：本题是电磁感应与电路、力学知识的综合应用．关键掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与能量守恒定律，掌握E=BLV与F=BIL的公式的应用，同时要区别回路产生热量与电阻R的热量的区别．
练习册系列答案
相关题目
如图所示，电阻r=0.1Ω的导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，线框左端接有电阻R=0.4Ω，线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框所在平面，导体棒ab的长度L=0.4m，运动速度v=5.0m/s．线框的电阻不计．
（1）电源的电动势（即产生的感应电动势）为多少？电路abcd中的电流为多少？
（2）求导体ab所受的安培力的大小，并判断其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）电源的功率为多少？电源内部消耗的功率是多少？外部电阻R消耗的功率是多少？
如图所示，电阻r=0.1Ω的导体棒ab沿光滑导体框向右做匀速运动，线框接有电阻R=0.4Ω．线框放在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面．导体棒ab的长度L=0.2m，运动速度v=5m/s，线框电阻不计．试求：
（1）导体棒产生的感应电动势E和回路的电流I．
（2）导体棒ab上消耗的电功率和R上消耗的电功率．
（3）维持导体棒匀速运动所需要的外力F以及外力的功率P．
如图所示，电阻R=0.1Ω的导体ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R=0.4Ω线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，导体ab的长度L=0.4m，运动速度v=5.0m/s．线框的电阻不计．
（1）电源的电动势（即产生的感应电动势）为多少？电路abcd中的电流为多少？
（2）求导体ab所受的安培力的大小，并判断其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）电源的功率为多少？其中电源内部消耗的功率是多少？外部电阻消耗的功率又是多少？
（5）其实这道题讲的就是发电机的原理．试从能量的角度分析一下，看发电机的能量是怎样转化的．
精英家教网如图所示，电阻r=0.5Ω的导体棒ab沿光滑的水平导线框向右做匀速运动，线框宽L=0.5m，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1.0T，线框接有电阻R=2.5Ω，线框电阻不计，当ab棒的运动速度v=3.0m/s时，ab棒产生的感应电动势为
 
V，通过R的电流为
 
A，方向为
 
（填“c→d”或“d→c”）．
精英家教网固定于水平绝缘平面上的光滑平行金属导轨，间距L=0.4m，c、d间接一阻值为R=0.4Ω的定值电阻，垂直于导轨平面有磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，俯视图如图所示，电阻r=0.1Ω、长为0.4m的金属棒ab与导轨接触良好，现金属棒ab在水平外力作用下以v=5m/s的速度沿导轨向右匀速运动，其余电阻不计，求：
（1）导体ab两端的电势差；
（2）使导体ab向右匀速运动所需水平拉力的大小．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网