两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置,其间距为d=0.6m,磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接的电阻R =5.4Ω,在导轨上有一粗细均匀的铜棒ab,铜棒与导轨垂直。铜棒的电阻为1.0Ω,其长度为l=1.0m,如图所示。在铜棒上施加水平拉力F使其以v=10m/s的速度向右匀速运动。设金属导轨足够长,金属导轨的电阻不计,铜棒与金属导轨接触良好。磁场范围足够大。求:
⑴铜棒ab两端的电压。
⑵拉力F的大小。
两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置,其间距为d=0.6m,磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接的电阻R =5.4Ω,在导轨上有一粗细均匀的铜棒ab,铜棒与导轨垂直。铜棒的电阻为1.0Ω,其长度为l=1.0m,如图所示。在铜棒上施加水平拉力F使其以v=10m/s的速度向右匀速运动。设金属导轨足够长,金属导轨的电阻不计,铜棒与金属导轨接触良好。磁场范围足够大。求:
⑴铜棒ab两端的电压。
⑵拉力F的大小。
解:(1)金属棒ab导轨之间部分切割磁感线产生的感应电动势
E1=Bdv=0.50×0.60×10V=3.0V① (2分)
金属棒ab导轨之外部分切割磁感线产生的感应电动势
E2=B(l-d)v=0.50×0.40×10V=2.0V②(2分)
电路中的电流I=A=0.5A ③(2分)
金属棒ab两端的电压
U=E2+IR=2.0+0.5×5.4V=4.7V④(2分)
(2)金属棒ab所受的拉力F的大小等于安培力,即
F=FA=BIL=0.50×0.5×0.60N=0.15N⑤ (2分)