解题思路:(1)导体棒切割磁感线运动产生感应电动势和感应电流,根据安培力表达式,结合安培力与电场力相平衡,即可求解;
(2)导体棒由静止在外力作用下,加速度运动,由受力分析,根据牛顿第二定律,结合感应电动势的大小及运动学公式,即可求出导体棒两端的电势差.
(1)由法拉第电磁感应定律:E=
△Φ
△t=
△B
△tLx0=0.1×1×2V=0.2V①
解得,F=BIL=
BLE
R+r=(5+t)×10−2(N)②
(2)由牛顿第二定律:F-BIL=ma③
I=
E
R+r④
感应电动势:E=BLv⑤
速度为:v=at⑥
联立③④⑤⑥得:F=
B2L2
R+rat+ma⑦
代入数据解得:a=2m/s2,v=8m/s,E=4V,I=2A
电势差:U=IR=2×1.5V=3V
答:(1)作用在导体棒上的水平拉力F随时间t变化的规律为F=(5+t)×10-2N;
(2)此时导体棒两端的电势差3V.
点评:
本题考点: 法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律;导体切割磁感线时的感应电动势.
考点点评: 解决本题的关键掌握导体切割产生的感应电动势E=BLv,以及感生产生的电动势E=n[△∅/△t].理解牛顿第二定律与运动学公式综合应用,注意求电势差时,电阻不能代错.