Question

10．如圖所示，寬為1m平行光滑導(dǎo)軌水平放置，在導(dǎo)軌間有磁感應(yīng)強(qiáng)度1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，長(zhǎng)為2m、電阻為2Ω的金屬棒PQ以1m/s速度貼著導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，R=3Ω，其它部分電阻不計(jì)．
（1）用電池等符號(hào)畫(huà)出這個(gè)裝置的等效電路圖；
（2）求運(yùn)動(dòng)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E；
（3）求金屬棒保持勻速運(yùn)動(dòng)所加的水平外力F．

Answer 1

分析 （1）金屬棒切線(xiàn)磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，由右手定則判斷極性，即可畫(huà)出等效電路圖．
（2、3）由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由閉合電路歐姆定律求出電流，由安培力公式求出安培力，由平衡條件求出外力．

解答 解：（1）由右手定則判斷可知P端電勢(shì)高，相當(dāng)于電源的正極，所以畫(huà)出的等效電路圖如圖．
（2）金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為：
E=Blv=1×1×1V=1V
（3）依據(jù)閉合電路歐姆定律，則感應(yīng)電流為：
I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{1}{3+\frac{2}{2}}$A=0.25A
安培力：F_B=BIL=1×0.25×1=0.25N，
金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，
由平衡條件得：F=F_B=0.25N；
答：（1）畫(huà)出這個(gè)裝置的等效電路圖如圖；
（2）運(yùn)動(dòng)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1V；
（3）金屬棒保持勻速運(yùn)動(dòng)所加的水平外力0.25N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律，應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、平衡條件即可正確解題．