Question

如圖所示，有一磁感強度B=0.1T的水平勻強磁場，垂直勻強磁場放置一很長的金屬框架，框架上有一導體ab保持與框架邊垂直、由靜止開始下滑．已知ab長100cm，質(zhì)量為0.1kg，電阻為0.1Ω，框架電阻不計，取g=10m/s²，求：

（1）ab中電流的方向如何？

（2）導體ab下落的最大速度；

（3）導體ab在最大速度時產(chǎn)生的電功率．

Answer 1

考點：  導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；電功、電功率．

專題：  電磁感應(yīng)與電路結(jié)合．

分析：  （1）根據(jù)右手定則判斷出感應(yīng)電流的方向；

（2）根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向．金屬棒向下做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度減小到0，即安培力等于重力時，速度達到最大．

（3）根據(jù)電功率公式P=I²R，可得導體在最大速度時的電功率．

解答：  解：（1）根據(jù)右手定則判斷出感應(yīng)電流的方向由a→b；

（2）根據(jù)導體ab下落的最大速度時，加速度為零，作勻速直線運動．

即 mg=F_安

則有：F_安=BIL=

所以v===10m/s

（3）速度達到最大時，此時電功率也達到最大．則有最大的電功率為：P=IE====10W

答：（1）ab中電流的方向為a→b；

（2）導體ab下落的最大速度10m/s；

（3）導體ab在最大速度時產(chǎn)生的電功率10W．

點評：  解決本題的關(guān)鍵掌握右手定則判定感應(yīng)電流的方向和左手定則判斷安培力的方向，以及能夠結(jié)合牛頓第二定律分析出金屬棒的運動情況，知道當加速度為0時，速度最大．并利用還可以求出安培力的功率即為求解最大電功率．