Question

如圖所示，MN和PQ式固定在水平面內(nèi)間距L=0.02m的平行金屬軌道，軌道的電阻忽略不計(jì)，金屬桿ab垂直放置在軌道上．兩軌道間連接有阻值為R₀=1.50Ω的電阻，ab桿的電阻R=0.50Ω，ab桿與軌道接觸良好并不計(jì)摩擦，整個(gè)裝置放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向下．對(duì)ab桿施加一水平向右的拉力，使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運(yùn)動(dòng)．求：
（1）通過電阻R₀的電流；
（2）對(duì)ab桿施加的水平向右的拉力的大��；
（3）ab桿兩端的電勢(shì)差．

Answer 1

分析：（1）由題，導(dǎo)線ab做勻速運(yùn)動(dòng)，已知速度大小v，由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，再由閉合電路歐姆定律可求出通過電阻的電流大��；
（2）根據(jù)安培力公式可求出其大小，再由受力平衡可確定外力的大小．
（3），金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由公式E=BLv求出，由歐姆定律求得電路中電流，并求出ab兩端的電壓．

解答：解：（1）導(dǎo)體棒ab切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
E=BLV=0.50×0.2×5=0.5V
由閉合電路的歐姆定律有：
I=

E

R+R0

=

0.5

0.5+1.5

=0.25A
（2）由于導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動(dòng)，滿足：F=F_安
所以，作用在導(dǎo)體棒上的拉力為：
F=BIL=0.5×0.25×0.02=0.025N
（3）ab兩端電勢(shì)差即R₀上電壓為：
U_ab=IR₀=0.25×1.5=0.375V
答：（1）通過電阻R₀的電流為0.25A；
（2）對(duì)ab桿施加的水平向右的拉力的大小0.025N；
（3）ab桿兩端的電勢(shì)差為0.375V．

點(diǎn)評(píng)：本題是導(dǎo)體在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)類型，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力公式結(jié)合研究