如图所示,水平放置的U形光滑导轨足够长,处在磁感应强度B=5T的匀强磁场中,导轨宽度l=0.2m,可动导体棒ab质量m=

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  • 解题思路:(1)当导体棒做匀速直线运动时,速度到达最大,由平衡条件可以求出导体棒的最大速度.由能量守恒定律可以求出ab棒上产生的热量.

    (2)由E=BLv求出电动势,由欧姆定律求出电流,由右手定则判断出电流方向.

    (3)由平衡条件求出杆的最大速度.

    (4)由P=Fv求出为力的瞬时功率.

    (1)导体棒受到的安培力:FB=BIL=

    B2L2v

    R,

    当导体棒做匀速直线运动时速度最大,由平衡条件得:

    B2L2v

    R=F,

    代入数据解得最大速度:v=1m/s;

    在整个过程中,由能量守恒定律可得:Fs=Q+[1/2]mv2

    代入数据解得:Q=3J;

    (2)感应电动势:E=BLv=5×0.2×1=1V,

    代入数据得电流:I=[E/R]=[1/0.1]=10A,

    由右手定则可知,电流由b流向a;

    (3)由(1)可知,杆的最大速度为1m/s;

    (4)外力的瞬时功率为:P=Fv=10×1=10W;

    答:(1)棒ab上所产生的热量为3J;

    (2)通过导体棒ab的感应电流的大小为10A,方向:从b流向a;

    (3)杆的最大速度为1m/s;

    (4)外力F的瞬时功率为10W.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;功率、平均功率和瞬时功率;焦耳定律;楞次定律.

    考点点评: 本题是导体在导轨上运动类型,根据法拉第电磁感应定律、能量守恒定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式、平衡条件、功率公式即可正确解题.

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