Question

如圖所示，MN為金屬桿，在豎直平面內貼著光滑金屬導軌由靜止下滑，導軌的間距l=10cm，足夠長的導軌上端接有電阻R=0.4Ω，金屬桿電阻r=0.1Ω，導軌電阻不計，整個裝置處于B=0.5T的水平勻強磁場中．若桿穩定下落時，每秒鐘有0.02J的重力勢能轉化為電能，求穩定下落時MN桿的下落速度v=？

 

Answer 1

【答案】

2m/s

【解析】

試題分析：由桿穩定下落時，每秒鐘有0.02J的重力勢能轉化為電能

則   mgv=0.02W                               

又穩定時  mg=BIl                             

這時電流                             

這時電動勢  E=Blv                          

解得  v=2m/s                                

考點：導體切割磁感線時的感應電動勢

點評：導體切割磁感線產生感應電動勢時，切割磁感線的導體可等效于電源；導軌及電路電阻等效于外部電路，所以求得電動勢后，電磁感應問題就轉化為電路問題，應用閉合電路歐姆定律即可求解．當MN勻速運動時，從能的轉化與守恒角度看，重力做功消耗的機械能全部轉化為回路中的電能，因而回路中的電功率應等于重力的機械功率。