如图所示,宽度为L=0.50m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻.导轨

如图所示,宽度为L=0.50m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2.0T.一根质量为m=0.1kg,电阻为r=1.0Ω的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨的电阻忽略不计.现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=3.0m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)指出MN上哪点电势最高,MN两端的电压;
(2)作用在导体棒上的拉力的功率;
(3)当导体棒移动2.0m时撤去拉力,求整个运动过程中电阻R上产生的热量.
ts38889 1年前 已收到1个回答 举报

C_LEARNER 花朵

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解题思路:(1)根据右手定则可以判断出导体棒切割电动势的方向为逆时针方向,而导体棒相当于电源所以M点电势高;
(2)根据安培力公式和拉力平衡可知解出此时的拉力,根据功率公式求解拉力的功率.
(3)由功能关系求解热量.

(1)根据右手定则可以判断出导体棒切割电动势的方向为逆时针方向,而导体棒相当于电源所以M点电势高;
由楞次定律:E=BLv=3v
MN两端的电压等于电路的路端电压,即:UMN=[R/R+r]E=2v
(2)整个回路的电流:I=[E/R+r]=1A
则金属棒前进过程受到向左的安培力:F=BIL=1N
由于金属棒匀速前进所以向右的拉力等于向左的安培力,
所以拉力的功率:P=Fv=3W
(3)由于金属棒匀速前进2m过程中,向左的安培力大小等于向右的拉力大小,所以拉力所做的功等于克服安培力所做的功,即拉力所做的功等于整个运动过程中电阻(R+r)上产生的热量.
所以:Q总1=Fx=2J
撤去拉力后根据能量守恒可知金属棒的动能全部转化为动能:Q总2=[1/2]mv2=0.45J
则整个运动过程中电阻R上产生的热量:Q=[R/R+r](Q总1+Q总2)=1.63J
答:(1)M点电势最高,两段电压为2V;
(2)作用在导体棒上的拉力的功率3W;
(3)整个运动过程中电阻R上产生的热量1.63J.

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;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功;在解题时要注意欧姆定律的综合题目,要熟练掌握各规律的应用.

1年前

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