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问题详情:
如图,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根平行金属导轨(导轨的电阻不计).在两根导轨的左端连接一阻值R=0.3Ω的电阻,导轨上有一根长为L=0.1M,电阻为r=0.2Ω的金属棒AB与导轨正交放置.不计金属帮与导轨间的摩擦力,当金属棒以速度v=4m/s向右做匀速运动时,求:
(1)金属棒AB中电流大小和方向;
(2)电阻R两端的电压U;
(3)使金属棒做匀速运动的水平外力的大小.
【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)根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由欧姆定律求出电流的大小,由右手定则判断电流方向.
(2)由公式U=E﹣Ir求出电阻R两端的电压U.
(3)导体棒匀速向右滑动时,水平外力与安培力平衡,根据安培力公式和平衡条件求解水平外力F的大小和方向.
解答: 解:(1)金属棒AB做切割磁感线运动,有:
E=BLv…①
由闭合电路的欧姆定律得:
I=…②
联立①②解得:
I=0.4A…③
由右手定则可知电流方向由B到A.
(2)电阻R两端的电压:
U=IR…④
联立③④解得:
U=0.12V…⑤
(3)金属棒做匀速运动,有:
F=FA…⑥
又由于:
FA=BIL…⑦
联立③⑥⑦解得:F=0.02N
答:(1)金属棒AB中电流大小为0.4A,方向由B到A;
(2)电阻R两端的电压U为0.12V;
(3)使金属棒做匀速运动的水平外力的大小为0.02N.
点评: 本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,安培力是联系力与电磁感应的桥梁,安培力经验公式F=是常用的式子.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题
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