Question

12．如圖所示，寬為L=0.5m的光滑水平金屬框架固定在方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場中，框架左端連接一個R=0.8Ω的電阻，框架上面放置一電阻r=0.2Ω的金屬導(dǎo)體棒ab，ab長L=0.5m．a(chǎn)b始終與框架接觸良好且在水平恒力F作用下以v=5m/s的速度向右勻速運(yùn)動（設(shè)水平金屬框架足夠長，軌道電阻及接觸電阻忽略不計(jì)）．求：
（1）導(dǎo)體棒ab上的感應(yīng)電動勢的大��；
（2）導(dǎo)體棒ab所受安培力的大��；
（3）水平恒力F對金屬導(dǎo)體ab做功的功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)E=BLv即可求得導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電流，再根據(jù)安培力公式F=BIL可求得安培力；
（3）根據(jù)平衡條件可求得拉力的大小，再根據(jù)功率公式即可求得拉力的功率．

解答 解：（1）導(dǎo)體棒ab上的感應(yīng)電動勢：E=BLv
得：E=0.8×0.5×5.0=2.0 （V）
（2）電路中的電流：$I=\frac{E}{R+r}$
導(dǎo)體棒所受安培力：F_安=BIL
得：F_安=0.8×2.0×0.5=0.8 （N）
（3）由題可知：F=F_安
F的做功功率：P=Fv
得：P=0.8×5.0=4 W
答：（1）導(dǎo)體棒ab上的感應(yīng)電動勢的大小為2.0V；
（2）導(dǎo)體棒ab所受安培力的大小0.8N；
（3）水平恒力F對金屬導(dǎo)體ab做功的功率為4W．

點(diǎn)評 本題考查導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動勢與功率和安培力公式的應(yīng)用，要注意明確導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生電動勢，將導(dǎo)體棒視為電源，再根據(jù)閉合電路歐姆定律以及共點(diǎn)力的平衡條件進(jìn)行分析即可求解．