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如图,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d=0.5m,导轨一端接有R=4....

如图,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d=0.5m,导轨一端接有R=4.0Ω的电阻.有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T.现用水平力垂直拉动金属棒ab,使它以v=10m/s的速度向右做匀速运动.设导轨足够长.
(1)求金属棒ab两端的电压;
(2)求水平拉力F的大小
(3)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,求电阻R产生的热量.

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(1)由E=Bdv求出金属棒产生的感应电动势,ab相当于电源,其两端的电压是外电压,由欧姆定律求解ab两端的电压. (2)金属棒做匀速运动,水平拉力F与金属棒所受的安培力大小相等、方向相反.由F=BId求出安培力,即可得解. (3)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能,由能量守恒定律和焦耳定律求解电阻R产生的热量. 【解析】 (1)金属棒产生的感应电动势为 E=Bdv   由欧姆定律得      I= ab相当于电源,其两端的电压是外电压,由欧姆定律得    U=IR 联立解得,U=0.8V (2)金属棒所受的安培力大小为 FA=BdI 由于金属棒做匀速运动,则水平拉力F与金属棒所受的安培力平衡,则有    F=FA 联立解得,F=2×10-2N (3)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能,由能量守恒定律得,电路中产生的总热量为     Q= 因为ab棒与电阻R串联,电流相等,由焦耳定律Q=I2Rt得    代入解得,QR=4.0J 答: (1)金属棒ab两端的电压是0.8V; (2)水平拉力F的大小是2×10-2N. (3)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,电阻R产生的热量是4J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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