如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行光滑金屬導軌MN和PQ,導軌電阻忽略不計,在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻.導軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab,金屬棒與導軌正交放置,交點為c、d,當金屬棒在水平拉力作用下以速度v=4.0/s向左做勻速運動時,試求:
(1)電阻R中的電流強度大小和方向;
(2)使金屬棒做勻速運動的拉力;
(3)金屬棒ab兩端點間的電勢差;
(4)回路中的發(fā)熱功率.
分析:(1)、(2)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,回路中產(chǎn)生感應電流,金屬棒將受到安培力作用,由于勻速運動,金屬棒所受的安培力與拉力平衡,根據(jù)公式E=Bhv求出感應電動勢,由歐姆定律求出感應電流,安培力大小為F=BIh,即可得解;
(3)金屬棒ab兩端的電勢差等于Uac、Ucd、Udb三者之和,由公式E=BLv和歐姆定律求解.
(4)回路中的熱功率P=I2(R+hr).
解答:解:(1)金屬棒cd段產(chǎn)生的感應電動勢為:Ecd=Bhv=0.5×0.1×4=0.2V
電阻R中的感應電流為:I=
Ecd
R+hr
=
0.2
0.3+0.2
A=0.4A
根據(jù)右手定則判斷可知,R中電流方向從N→R→Q.
(2)使金屬棒勻速運動的外力與安培力是一對平衡力,方向向左,大小為:
F=F=BIh=0.5×0.4×0.1N=0.02N
(3)金屬棒ab兩端的電勢差等于Uac、Ucd、Udb三者之和,由于:Uac=BLacv,Ucd=Ecd-Ircd=BLcdv-Ircd,Udb=BLdbv
所以有:Uab=Uac+Ucd+Udb=BLacv+(BLcdv-Ircd)+BLdbv=BLv-Ircd=0.5×0.2×4-0.4×0.2=0.32V.
(4)回路中的熱功率P=I2(R+hr)=0.42×(0.3+0.1×2)=0.08W
答:(1)電阻R中的電流強度大小是0.4A,方向是從N→R→Q.
(2)使金屬棒做勻速運動的拉力大小是0.02N,方向向左;
(3)金屬棒ab兩端點間的電勢差是0.32V;
(4)回路中的發(fā)熱功率是0.08W.
點評:本題是電磁感應與電路知識的綜合,關鍵要區(qū)分清楚哪部分電路是電源,哪部分是外部分,以及ab兩端點間的電勢差與感應電動勢的關系.
練習冊系列答案
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如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行金屬導軌MN與PQ,導軌的電阻忽略不計.在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻,導軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab,金屬棒與導軌正交,交點為c、d.當金屬棒以速度v=4.0m/s向左做勻速運動時,試求:
(1)電阻R中的電流強度大小和方向;
(2)使金屬棒做勻速運動的外力;
(3)金屬棒c、d兩端點間的電勢差Ucd和a、b兩端點間的電勢差Uab

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行金屬導軌MN和PQ,導軌電阻忽略不計,在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻.導軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab,金屬棒與導軌正交放置,交點為c、d,當金屬棒在水平拉力作用于以速度v=4.0m/s向左做勻速運動時,試求:
(1)使金屬棒做勻速運動的拉力;
(2)回路中的發(fā)熱功率;
(3)金屬棒ab兩端點間的電勢差.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在一磁感應強度B的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距L平行金屬導軌(導軌的電阻不計).在兩根導軌的左端連接一阻值R的電阻,導軌上有一根長為L,電阻為r的金屬棒AB與導軌正交放置.不計金屬棒與導軌間的摩擦力,當金屬棒以速度v向右做勻速運動時,求
(1)金屬棒AB切割磁感線運動產(chǎn)生的感應電動勢E和金屬棒AB中電流的方向?
(2)電阻R兩端的電壓U?
(3)使金屬棒做勻速運動的水平向右的外力F多大?

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科目:高中物理 來源:2013-2014河北省衡水市高二月考物理試卷(理)(解析版) 題型:計算題

如圖所示,在一磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行金屬導軌MN與PQ,導軌的電阻忽略不計.在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻,導軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab,金屬棒與導軌正交,交點為c、d.當金屬棒以速度v=4.0m/s向左做勻速運動時,試求:

(1)電阻R中的電流強度大小和方向;

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