Question

如圖16-4-1所示,水平的平行光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距離為L=1 m,左端接有定值電阻R=2 Ω.金屬棒PQ與導(dǎo)軌良好接觸,PQ的電阻為r=0.5 Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1 T的勻強(qiáng)磁場中,現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F=2 N作用下運(yùn)動,求:

(1)棒PQ中感應(yīng)電流的方向;

(2)棒PQ中哪端電勢高;

(3)棒PQ所受安培力方向;

(4)PQ棒的最大速度.

圖16-4-1

Answer 1

解析:(1)由右手定則知感應(yīng)電流方向?yàn)镼→P;

(2)PQ運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,相當(dāng)于電源,因電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢,所以P端電勢高于Q端電勢;

(3)因棒中電流由Q→P,由左手定則知棒所受安培力方向向左;

(4)PQ棒速度達(dá)最大值時(shí),PQ受安培力大小等于恒力F.

由F=BIL,得:I==2 A.

此時(shí)感應(yīng)電動勢為ε=I(R+r)=2×(2+0.5) V=5 V.

PQ的最大速度為:v=m/s=5 m/s.

答案:(1)Q→P  (2)P端  (3)向左  (4)5 m/s.

說明:求PQ棒最大速度時(shí),也可根據(jù)功能關(guān)系,PQ棒速度最大時(shí),動能不再增加,F做功的功率應(yīng)等于電路中的電功率,故有:,得v= m/s=5 m/s.