Question

10．如圖所示，寬為1m平行光滑導軌水平放置，在導軌間有磁感應強度1T的勻強磁場，長為2m、電阻為2Ω的金屬棒PQ以1m/s速度貼著導軌向右運動，R=3Ω，其它部分電阻不計．
（1）用電池等符號畫出這個裝置的等效電路圖；
（2）求運動金屬棒產(chǎn)生的感應電動勢的大小E；
（3）求金屬棒保持勻速運動所加的水平外力F．

Answer 1

分析 （1）金屬棒切線磁感線產(chǎn)生感應電動勢，相當于電源，由右手定則判斷極性，即可畫出等效電路圖．
（2、3）由E=BLv求出感應電動勢，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端電勢高，相當于電源的正極，所以畫出的等效電路圖如圖．
（2）金屬棒產(chǎn)生的電動勢為：
E=Blv=1×1×1V=1V
（3）依據(jù)閉合電路歐姆定律，則感應電流為：
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，
金屬棒勻速運動，處于平衡狀態(tài)，
由平衡條件得：F=F_B=0.25N；
答：（1）畫出這個裝置的等效電路圖如圖；
（2）運動金屬棒產(chǎn)生的感應電動勢的大小1V；
（3）金屬棒保持勻速運動所加的水平外力0.25N．

點評 本題考查了求右手定則和法拉第電磁感應定律，應用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、平衡條件即可正確解題．