Question

16．如圖所示，水平U形光滑框架，寬度為d=1m，MN間的電阻R=1.5Ω，導軌其它處電阻均不計，導體棒ab的質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=0.5Ω，勻強磁場的磁感應強度B=0.2T，方向垂直框架向下．現(xiàn)用F=1N的外力由靜止開始向右拉ab棒，當ab棒的速度達到v=2m/s時，求：
（1）ab棒產(chǎn)生的感應電動勢E；
（2）ab棒兩端的電壓U_ab；
（3）ab棒的加速度a．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)法拉第電磁感應定律求解導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢； 
（2）由閉合電路的歐姆定律可得感應電流，再求出路端電壓即可；
（3）根據(jù)牛頓第二定律求解ab棒的加速度．

解答 解：（1）導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E=Bdv=0.2×1×2V=0.4V； 
（2）由閉合電路的歐姆定律可得感應電流I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{0.4}{1.5+0.5}$A=0.2A，
ab棒兩端的電壓為路端電壓，則U_ab=IR=0.2×1.5V=0.3V；
（3）根據(jù)牛頓第二定律可得：F-BId=ma，
解得：a=4.8m/s²．
答：（1）ab棒產(chǎn)生的感應電動勢為0.4V；
（2）ab棒兩端的電壓0.3V；
（3）ab棒的加速度4.8m/s²．

點評 對于電磁感應現(xiàn)象中涉及電路問題的分析方法是：確定哪部分相對于電源，根據(jù)電路連接情況畫出電路圖，結(jié)合法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律、以及電功率的計算公式列方程求解．