兩根足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ間距為l=0.5m,其電阻不計,兩導軌及其構成的平面均與水平面成30°角...
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問題詳情:
兩根足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ間距為l=0.5 m,其電阻不計,兩導軌及其構成的平面均與水平面成30°角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導軌放置,每棒兩端都與導軌始終有良好接觸,已知兩棒質量均為m=0.02 kg,電阻均為R=0.1 Ω,整個裝置處在垂直於導軌平面向上的勻強磁場中,磁感應強度B=0.2 T,棒ab在平行於導軌向上的力F作用下,沿導軌向上勻速運動,而棒cd恰好能夠保持靜止.取g=10 m/s 2 ,問:
(1)通過棒cd的電流I是多少,方向如何? (2)棒ab受到的力F多大? (3)棒cd每產生Q=0.1 J的熱量,力F做的功W是多少?
【回答】
解析:(1)1 A 電流方向由d至c (2)0.2 N (3)0.4 J
(1) 棒cd受到的安培力為:F cd =IlB 棒cd在共點力作用下平衡,則:F cd =mgsin 30° 解得:I=1 A
根據楞次定律可知,棒cd中的電流方向由d至c (2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等,即F ab =F cd 對棒ab,由共點力平衡知:F=mgsin 30°+IlB 得:F=0.2 N. (3)設在時間t內棒cd產生Q=0.1 J熱量,由焦耳定律知Q=I 2 Rt 設棒ab勻速運動的速度大小為v,其產生的感應電動勢為:E=Blv 由閉合電路歐姆定律知:I=E/2R 由運動學公式知在時間t內,棒ab沿導軌的位移為:x=vt 力F做的功為:W=Fx=0.4 J.
知識點:專題八 電磁感應
題型:計算題