Question

3．如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值R=3.0Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長L=0.5m，其電阻r=1.0Ω，其質(zhì)量m=1.0kg 與導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)μ=0.2，與導(dǎo)軌接觸良好．整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.4T．現(xiàn)在水平拉力作用下使ab以v=10m/s的速度向右做勻速運動．
（1）ab中的感應(yīng)電流多大？方向如何？
（2）水平拉力的大�。坷�力的方向如何？

Answer 1

分析 （1）由法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv，求解ab中的感應(yīng)電動勢．根據(jù)閉合電路歐姆定律求電流大小，由右手定則判斷ab中電流的方向．
（2）由安培力公式${F}_{安}^{\;}=BIL$，根據(jù)受力平衡求拉力的大小、方向

解答 解：（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E=BL=0.4×0.5×10V=2V；
由閉合電路歐姆定律得：$I=\frac{E}{R+r}=\frac{2}{3+1}A=0.5A$；
由右手定則判斷ab中電流的方向為從b向a．
（2）ab棒所受安培力為：F_安=BIL=0.4×0.5×0.5=0.1N，方向水平向左
滑動摩擦力為：f=μmg=0.2×10=2N
水平拉力為：F=F_安+f=0.1+2=2.1N，方向水平向右
答：（1）ab中的感應(yīng)電流為0.5A，方向為從b向a
（2）水平拉力的大小為0.1N，拉力的方向水平向右

點評 本題是電磁感應(yīng)與電路知識、力學(xué)知識的綜合，關(guān)鍵是掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、右手定則等知識點，并能熟練運用，即可解題．