Question

如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為L=0.5m，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運動，而棒cd恰好能保持靜止。取g=10m/s2，問：

（1）通過cd棒的電流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的力F多大？

（3）力F的功率P是多少？

 

Answer 1

（1）I=1A，方向由右手定則可知由d到c（2）F=0.2N（3）P=0.4W

【解析】

試題分析：（1）棒cd受到的安培力 1分 ①

棒cd在共點力作用下平衡，則 1分 ②

由①②式代入數(shù)據(jù)解得 I=1A，1分

方向由右手定則可知由d到c。1分

（2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 2分

對棒ab由共點力平衡有 2分 ③

代入數(shù)據(jù)解得 F=0.2N 1分 ④

（3）設(shè)ab棒勻速運動的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=Blv 2分 ⑥

由閉合電路歐姆定律知 2分 ⑦

力F做的功率P =Fv ⑧

綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得 P=0.4W 1分

考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動