如图所示,在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直放置的光滑导电轨道,轨道间接有电阻R.套在轨道上的金属杆

如图所示,在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直放置的光滑导电轨道,轨道间接有电阻R.套在轨道上的金属杆ab,长为L、质量为m、电阻为r.现用竖直向上的拉力,使ab杆沿轨道以速度v匀速上滑(轨道电阻不计).
求:(1)所用拉力F的大小.
(2)ab杆两端电压Uab=?
(3)电阻R消耗的电功率P=?
黑侠小子 1年前 已收到1个回答 举报

wupei321 幼苗

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解题思路:1、根据金属杆切割磁感线产生的感应电动势可计算出感应电流,从而求得安培力.由于金属杆做匀速运动,故受力平衡,即F=Mg+F
2、金属杆ab相当于电源,ab两端的电压相当于电源的路端电压,所以Uab=IR.
3、电阻R消耗的电功率等于PR=
U
2
ab
R
,根据前面计算的电压值代入计算.

(1)金属杆产生的感应电动势为:E=BLv
根据欧姆定律,通过金属杆的电流为:I=[E/R+r]=[BLv/R+r]
根据左手定则,金属杆受到安培力竖直向下,大小为:F=BId=B[BLv/R+r]d.
由于金属杆做匀速直线运动,根据平衡条件有:F=Mg+F
解得:F=Mg+
B2L2v
R+r
(2)金属杆ab相当于电源,ab两端的电压相当于电源的路端电压,即R两端的电压,有:
Uab=IR=[BLv/R+r]•R=[BLvR/R+r]
(3)根据电功率的计算公式得:P=PR=

U2ab
R=
(
BLvR
R+r)2
R=
B2L2v2R
(R+r)2
答:
(1)所用拉力F的大小为Mg+
B2L2v
R+r.
(2)ab杆两端电压Uab的大小为[BLvR/R+r].
(3)电阻R消耗的电功率为
B2L2v2R
(R+r)2.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律.

考点点评: 本题是电磁感应中的动力学问题和电路问题的综合题,关键要分析清楚金属杆的受力情况,有一定的难度.

1年前

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