两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角...
问题详情:
两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s 2 ,问:
(1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何? (2)棒ab受到的力F多大? (3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量,力F做的功W是多少?
【回答】
解析:(1)1 A 电流方向由d至c (2)0.2 N (3)0.4 J
(1) 棒cd受到的安培力为:F cd =IlB 棒cd在共点力作用下平衡,则:F cd =mgsin 30° 解得:I=1 A
根据楞次定律可知,棒cd中的电流方向由d至c (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等,即F ab =F cd 对棒ab,由共点力平衡知:F=mgsin 30°+IlB 得:F=0.2 N. (3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1 J热量,由焦耳定律知Q=I 2 Rt 设棒ab匀速运动的速度大小为v,其产生的感应电动势为:E=Blv 由闭合电路欧姆定律知:I=E/2R 由运动学公式知在时间t内,棒ab沿导轨的位移为:x=vt 力F做的功为:W=Fx=0.4 J.
知识点:专题八 电磁感应
题型:计算题