Question

如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R=2.0Ω的定值電阻，導體棒長ab=0.5m，其電阻為r=0.5Ω，與導軌接觸良好．整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，B=0.4T．現(xiàn)使ab以v=5m/s的速度向右做勻速運動．
（1）棒上電動勢多大？
（2）a b中的電流多大？
（3）方向怎樣？
（4）導體受安培力多大？
（5）要使導體棒a b維持做勻速運動的外力多大？

Answer 1

分析：本題的關鍵是明確導體做切割磁感線運動時應用公式E=BLv求感應電動勢大小，應用右手定則或楞次定律判定感應電流的方向．根據(jù)左手定則判定安培力的方向．

解答：解：（1）：由E=BLv可得，棒上電動勢為：E=BLv=0.4×0.5×5V=1.0V；
（2）：由I=

E

R+r

可得，ab中的電流為：I=

1.0

2.0+0.5

A=0.4A；
（3）：由右手定則可知，ab中電流方向是從b向a；
（4）：由F=BIL可得，導體受到的安培為：F=0.4×0.4×0.5N=0.08N；
（5）：對導體棒受力分析，由平衡條件可知，勻速時應有外力

F

外

=F=0.08N
答：（1）棒上電動勢為1.0V
（2）ab中電流大小為0.4A
（3）電流方向從b向a
（4）導體受到的安培力為0.08N
（5）使導體棒維持勻速運動的外力是0.08N

點評：做切割磁感線運動的導體，在滿足B、L、v三者兩兩垂直時，應用E=BLv來求感應電動勢大小，應用右手定則判定感應電流的方向，涉及到動力學知識時，只需對導體棒進行受力分析，然后利用相應的物理規(guī)律求解即可．