Question

2．在磁感強(qiáng)度B為5T、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置兩根間距d=0.1m的平行光滑水平直導(dǎo)軌，一端接有電阻R=9Ω，以及電鍵S和電壓表．垂直導(dǎo)軌擱置一根電阻r=1Ω的金屬棒ab，棒與導(dǎo)軌良好接觸．現(xiàn)使金屬棒以速度v=10m/s勻速向右移動(dòng)，試求：
（1）電鍵S閉合前、后電壓表的示數(shù)
（2）閉合電鍵S，外力移動(dòng)棒的機(jī)械功率．

Answer 1

分析 金屬棒ab切割磁感線相當(dāng)于電源，當(dāng)S閉合前，電壓表讀數(shù)等于電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)S閉合后，電壓測(cè)量R兩端的電壓．運(yùn)用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式和歐姆定律求解．機(jī)械功率等于電功率．

解答 解：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bdv=5v
         當(dāng)S閉合前，電壓表的示數(shù)U=E=5V
         當(dāng)S閉合后，電壓表的示數(shù)U′=$\frac{R}{R+r}$E=$\frac{9}{9+1}$×5=4.5V
     （2）閉合電鍵S，外力移動(dòng)棒的機(jī)械功率P=$\frac{{E}^{2}}{R+r}$=$\frac{{5}^{2}}{9+1}$=2.5W
答：（1）電鍵S閉合前、后電壓表的示數(shù)分別為5V和4.5V．
    （2）閉合電鍵S，外力移動(dòng)棒的機(jī)械功率為2.5W

點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與電路知識(shí)的綜合，要區(qū)分清楚內(nèi)外電壓，掌握它們之間的聯(lián)系．有時(shí)畫等效電路幫助分析．