Question

2．在磁感强度B为5T、沿竖直方向的匀强磁场中，放置两根间距d=0.1m的平行光滑水平直导轨，一端接有电阻R=9Ω，以及电键S和电压表．垂直导轨搁置一根电阻r=1Ω的金属棒ab，棒与导轨良好接触．现使金属棒以速度v=10m/s匀速向右移动，试求：
（1）电键S闭合前、后电压表的示数
（2）闭合电键S，外力移动棒的机械功率．

Answer 1

分析 金属棒ab切割磁感线相当于电源，当S闭合前，电压表读数等于电动势，当S闭合后，电压测量R两端的电压．运用感应电动势公式和欧姆定律求解．机械功率等于电功率．

解答 解：（1）感应电动势E=Bdv=5v
         当S闭合前，电压表的示数U=E=5V
         当S闭合后，电压表的示数U′=$\frac{R}{R+r}$E=$\frac{9}{9+1}$×5=4.5V
     （2）闭合电键S，外力移动棒的机械功率P=$\frac{{E}^{2}}{R+r}$=$\frac{{5}^{2}}{9+1}$=2.5W
答：（1）电键S闭合前、后电压表的示数分别为5V和4.5V．
    （2）闭合电键S，外力移动棒的机械功率为2.5W

点评 本题是电磁感应与电路知识的综合，要区分清楚内外电压，掌握它们之间的联系．有时画等效电路帮助分析．