如图所示,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,两轨道间的宽度L=0.5m,轨道...
问题详情:
如图所示,光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内,MN、PQ平行且足够长,两轨道间的宽度L=0.5m,轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻.轨道处于磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中.质量m=0.5kg,电阻r=0.5Ω的导体棒ab垂直于轨道放置.导体棒在沿着轨道方向向右的力F作用下,以速度v=5.0m/s做匀速直线运动,导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直.不计轨道的电阻,不计空气阻力.求:
(1)ab棒产生的感应电动势E;
(2)电阻R上消耗的功率P;
(3)保持导体棒做匀速运动的拉力F的大小.
【回答】
考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.
专题: 电磁感应与电路结合.
分析: (1)由题,导线ab做匀速运动,已知速度大小v,由E=BLv求出感应电动势大小;
(2)再由闭合电路欧姆定律可求出通过电阻的电流大小;根据安培力公式可求出其大小,再由受力平衡可确定外力的大小.
(3)在水平方向上,导线受到拉力和安培力,根据功率的公式可求出安培力的功率.
解答: 解:
(1)导体棒匀速运动,感应电动势E=BLv=0.4×0.5×5.0=1.0V;
(2)导体棒上通过的感应电流 I===1.0A;
电阻R上消耗的功率P=I2R=12×0.5=0.5W;
(3)导体棒匀速,受力平衡F=F安
此时,F安=BIL
解得:F=0.2N;
答:(1)ab棒产生的感应电动势E为1.0V;
(2)电阻R上消耗的功率P为0.5W;
(3)保持导体棒做匀速运动的拉力F的大小为0.2N.
点评: 本题是导体在导轨上运动类型,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式结合研究.同时运用力的功率公式.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题