Question

如图16-4-1所示,水平的平行光滑导轨,导轨间距离为L=1 m,左端接有定值电阻R=2 Ω.金属棒PQ与导轨良好接触,PQ的电阻为r=0.5 Ω,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中,现使PQ在水平向右的恒力F=2 N作用下运动,求:

(1)棒PQ中感应电流的方向;

(2)棒PQ中哪端电势高;

(3)棒PQ所受安培力方向;

(4)PQ棒的最大速度.

图16-4-1

Answer 1

解析:(1)由右手定则知感应电流方向为Q→P;

(2)PQ运动产生感应电动势,相当于电源,因电源内部电流由低电势流向高电势,所以P端电势高于Q端电势;

(3)因棒中电流由Q→P,由左手定则知棒所受安培力方向向左;

(4)PQ棒速度达最大值时,PQ受安培力大小等于恒力F.

由F=BIL,得:I==2 A.

此时感应电动势为ε=I(R+r)=2×(2+0.5) V=5 V.

PQ的最大速度为:v=m/s=5 m/s.

答案:(1)Q→P  (2)P端  (3)向左  (4)5 m/s.

说明:求PQ棒最大速度时,也可根据功能关系,PQ棒速度最大时,动能不再增加,F做功的功率应等于电路中的电功率,故有:,得v= m/s=5 m/s.