如圖所示,光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內,MN、PQ平行且足夠長,兩軌道間的寬度L=0.5m,軌道...
問題詳情:
如圖所示,光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內,MN、PQ平行且足夠長,兩軌道間的寬度L=0.5m,軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻.軌道處於磁感應強度大小B=0.4T,方向豎直向下的勻強磁場中.質量m=0.5kg,電阻r=0.5Ω的導體棒ab垂直於軌道放置.導體棒在沿着軌道方向向右的力F作用下,以速度v=5.0m/s做勻速直線運動,導體棒與軌道始終接觸良好並且相互垂直.不計軌道的電阻,不計空氣阻力.求:
(1)ab棒產生的感應電動勢E;
(2)電阻R上消耗的功率P;
(3)保持導體棒做勻速運動的拉力F的大小.
【回答】
考點: 導體切割磁感線時的感應電動勢.
專題: 電磁感應與電路結合.
分析: (1)由題,導線ab做勻速運動,已知速度大小v,由E=BLv求出感應電動勢大小;
(2)再由閉合電路歐姆定律可求出通過電阻的電流大小;根據安培力公式可求出其大小,再由受力平衡可確定外力的大小.
(3)在水平方向上,導線受到拉力和安培力,根據功率的公式可求出安培力的功率.
解答: 解:
(1)導體棒勻速運動,感應電動勢E=BLv=0.4×0.5×5.0=1.0V;
(2)導體棒上通過的感應電流 I===1.0A;
電阻R上消耗的功率P=I2R=12×0.5=0.5W;
(3)導體棒勻速,受力平衡F=F安
此時,F安=BIL
解得:F=0.2N;
答:(1)ab棒產生的感應電動勢E為1.0V;
(2)電阻R上消耗的功率P為0.5W;
(3)保持導體棒做勻速運動的拉力F的大小為0.2N.
點評: 本題是導體在導軌上運動類型,根據法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、安培力公式結合研究.同時運用力的功率公式.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題