Question

10．如圖，水平U形光滑框架，寬度為1m，電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=0.5Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，方向垂直框架向上．現(xiàn)用F=1N的外力由靜止開始向右拉ab棒，當(dāng)ab棒的速度達(dá)到2m/s時(shí)，求：
（1）ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大�。�
（2）ab棒所受安培力的大小和方向；
（3）ab棒加速度的大小和方向．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢公式E=BLv，求出電動(dòng)勢的大�。�
（2）結(jié)合閉合電路歐姆定律求出回路中電流的大小，從而根據(jù)安培力公式求出安培力的大小，通過左手定則判斷出安培力的方向．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出ab棒的加速度．

解答 解：（1）根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線的電動(dòng)勢 E=BLV
代入數(shù)據(jù)解得：E=0.2×1×2V=0.4V
（2）由閉合電路歐姆定律得回路電流：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{0.4}{0.5}$A=0.8A
ab受安培力：F_安=BIL=0.2×0.8×1N=0.16N
方向水平向左
（3）根據(jù)牛頓第二定律得ab桿的加速度為：a=$\frac{F-{F}_{安}}{m}$=$\frac{1-0.16}{0.2}$=4.2m/s²   
方向水平向右
答：
（1）ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為0.4V．
（2）ab棒所受的安培力為0.16N，方向水平向左．
（3）ab棒的加速度為4.2m/s²，方向水平向右．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電磁感應(yīng)與力學(xué)和電路的基本綜合，知道切割磁感線的部分相當(dāng)于電源，掌握法拉第定律、歐姆定律、左手定則等基本規(guī)律是關(guān)鍵．