Question

2．如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)=0.50m，左端接一電阻R=0.15Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.60T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab的電阻r=0.05Ω．垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：
（1）ab棒中感應(yīng)電動勢的大��；
（2）回路中感應(yīng)電流的大小和方向；
（3）ab棒兩端的電勢差U_ab是多少？
（4）維持ab棒做勻速運(yùn)動的水平外力F的大�。�
（5）水平外力F的功率是多少．

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)體垂直切割磁感線，由磁感應(yīng)強(qiáng)度B、長度L、速度v，根據(jù)公式E=BLv求出感應(yīng)電動勢；
（2）ab相當(dāng)于電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解感應(yīng)電流大小，根據(jù)右手定則判斷電流方向；
（3）根據(jù)U=IR計(jì)算電壓；
（4）ab棒做勻速運(yùn)動，水平外力F與安培力平衡，根據(jù)安培力公式F=BIL求解；
（5）根據(jù)P=Fv求解功率．

解答 解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ab棒中的感應(yīng)電動勢為
         E=Blv=0.60×0.50×4.0 V=1.20 V
（2）感應(yīng)電流大小為I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{1.2}{0.15+0.05}$=6.0 A，
      方向：b到a
（3）ab兩端電壓為U=IR=6×0.15V=0.9V
（4）ab棒受安培力F=BIl=6.0×0.60×0.50 N=1.8 N，
   根據(jù)平衡條件知外力的大小也為1.8N．
（5）水平外力F的功率是P=FV=7.2W    
答：（1）ab棒中感應(yīng)電動勢的大小為1.20V；
（2）回路中感應(yīng)電流的大小為6.0A，方向由b到a；
（3）ab棒兩端的電勢差U_ab是0.9V
（4）維持ab棒做勻速運(yùn)動的水平外力F的大小為1.8N．
（5）水平外力F的功率是7.2W．

點(diǎn)評 本題是電磁感應(yīng)、電路和磁場知識的綜合，考查分析和解決綜合題的能力．記住E=BLv、歐姆定律、安培力公式、功率公式、力與平衡即可正確解題，屬于基礎(chǔ)題．