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如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行光滑金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻.导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c、d,当金属棒在水平拉力作用下以速度v=4.0/s向左做匀速运动时,试求:
(1)电阻R中的电流强度大小和方向;
(2)使金属棒做匀速运动的拉力;
(3)金属棒ab两端点间的电势差;
(4)回路中的发热功率.
分析:(1)、(2)金属棒切割磁感线产生感应电动势,回路中产生感应电流,金属棒将受到安培力作用,由于匀速运动,金属棒所受的安培力与拉力平衡,根据公式E=Bhv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流,安培力大小为F=BIh,即可得解;
(3)金属棒ab两端的电势差等于Uac、Ucd、Udb三者之和,由公式E=BLv和欧姆定律求解.
(4)回路中的热功率P=I2(R+hr).
解答:解:(1)金属棒cd段产生的感应电动势为:Ecd=Bhv=0.5×0.1×4=0.2V
电阻R中的感应电流为:I=
Ecd
R+hr
=
0.2
0.3+0.2
A=0.4A
根据右手定则判断可知,R中电流方向从N→R→Q.
(2)使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力,方向向左,大小为:
F=F=BIh=0.5×0.4×0.1N=0.02N
(3)金属棒ab两端的电势差等于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)回路中的热功率P=I2(R+hr)=0.42×(0.3+0.1×2)=0.08W
答:(1)电阻R中的电流强度大小是0.4A,方向是从N→R→Q.
(2)使金属棒做匀速运动的拉力大小是0.02N,方向向左;
(3)金属棒ab两端点间的电势差是0.32V;
(4)回路中的发热功率是0.08W.
点评:本题是电磁感应与电路知识的综合,关键要区分清楚哪部分电路是电源,哪部分是外部分,以及ab两端点间的电势差与感应电动势的关系.
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d.当金属棒以速度v=4.0m/s向左做匀速运动时,试求:
(1)电阻R中的电流强度大小和方向;
(2)使金属棒做匀速运动的外力;
(3)金属棒c、d两端点间的电势差Ucd和a、b两端点间的电势差Uab

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻.导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c、d,当金属棒在水平拉力作用于以速度v=4.0m/s向左做匀速运动时,试求:
(1)使金属棒做匀速运动的拉力;
(2)回路中的发热功率;
(3)金属棒ab两端点间的电势差.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在一磁感应强度B的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距L平行金属导轨(导轨的电阻不计).在两根导轨的左端连接一阻值R的电阻,导轨上有一根长为L,电阻为r的金属棒AB与导轨正交放置.不计金属棒与导轨间的摩擦力,当金属棒以速度v向右做匀速运动时,求
(1)金属棒AB切割磁感线运动产生的感应电动势E和金属棒AB中电流的方向?
(2)电阻R两端的电压U?
(3)使金属棒做匀速运动的水平向右的外力F多大?

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科目:高中物理 来源:2013-2014河北省衡水市高二月考物理试卷(理)(解析版) 题型:计算题

如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d.当金属棒以速度v=4.0m/s向左做匀速运动时,试求:

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