Question

10．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=0.20歐，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦的沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，當(dāng)ab以=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：
（1）ab棒中感應(yīng)點(diǎn)動(dòng)勢(shì)的大��；
（2）回路中感應(yīng)電流的大��；
（3）ab棒中哪端電勢(shì)高；
（4）維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F．

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(dòng)勢(shì)；
（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��；
（3）由右手定則判斷出電動(dòng)勢(shì)的高低關(guān)系；
（4）ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，水平外力F與安培力平衡，根據(jù)安培力公式F=BIL求解．

解答 解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ac棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=Blv=0.40×0.50×4.0V=0.8 V
（2）感應(yīng)電流大小為：I=$\frac{E}{R}=\frac{0.8}{0.2}$A=4A 
（3）桿ab向右運(yùn)動(dòng)，磁場的方向向下，由右手定則可知，感應(yīng)電流的方向由b流向a，所以a端的電勢(shì)高．
（4）由于ab棒受安培力：F_A=BIl=0.40×4×0.50N=0.8N；
導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，拉力和安培力平衡，故外力的大小為0.8N；
答：（1）ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是0.8V；
（2）回路中感應(yīng)電流的大小是4A；
（3）a端的電勢(shì)高；
（4）維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大小是0.8N．

點(diǎn)評(píng) 本題是導(dǎo)體棒切割磁感線中的常規(guī)題目，雖然涉及受力分析、電路和磁場等知識(shí)，但考查的都是一些基礎(chǔ)性的公式，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式即可．