Question

(導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線問題)如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放置著兩根相距為h＝0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻．導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L＝0.2 m，每米長(zhǎng)電阻r＝2.0 Ω/m的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試求：

(1)電阻R中的電流強(qiáng)度大小和方向；

(2)使金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)的拉力；

(3)金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差；

(4)回路中的發(fā)熱功率．

Answer 1

答案：
解析：

　　解析：金屬棒向左勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，等效電路如圖、所示．在閉合回路中，金屬棒cd部分相當(dāng)于電源，內(nèi)阻r_cd＝hr，電動(dòng)勢(shì)E_cd＝Bhv．

　　(1)根據(jù)歐姆定律，R中的電流強(qiáng)度為0.4 A，方向從N經(jīng)R到Q．

　　(2)使金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的外力與安培力是一對(duì)平衡力，方向向左，大小為F＝F_安＝BIh＝0.02 N．

　　(3)金屬棒ab兩端的電勢(shì)差等于U_ac、U_cd與U_db三者之和，由于U_cd＝E_cd－Ir_cd，所以U_ab＝E_ab－Ir_cd＝BLv－Ir_cd＝0.32 V．

　　(4)回路中的熱功率P_熱＝I²(R＋hr)＝0.08 W．

提示：

　�、俨灰�把ab兩端的電勢(shì)差與ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)這兩個(gè)概念混為一談．

　�、诮饘侔魟蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力和安培力平衡，拉力做正功，安培力做負(fù)功，能量守恒，外力的機(jī)械功率和回路中的熱功率相等，即．