Question

2．如圖所示，PQNM是由粗裸導(dǎo)線連接兩個(gè)定值電阻組合成的閉合矩形導(dǎo)體框，水平放置，金屬棒ab與PQ、MN垂直，并接觸良好．整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度B=0.4T．已知ab有效長(zhǎng)度為l=0.5m，電阻R₁=2Ω，R₂=4Ω，其余電阻均忽略不計(jì)，若使ab以v=5m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，作用于ab的外力大小為多少？R₁上消耗的電熱功率為多大？（不計(jì)摩擦）

Answer 1

分析 由公式E=BLv可以求出棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；由歐姆定律求出通過棒的感應(yīng)電流，然后由安培力公式求出安培力；由電功率公式求出電功率．

解答 解：ab棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為
  E=BLV=0.4×0.5×5V=1V               
電路的總電阻為：R=$\frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1}+{R_2}}}$=$\frac{2×4}{2+4}$=$\frac{4}{3}$Ω              
通過ab棒的電流為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{1}{\frac{4}{3}}$A=0.75A                     
作用于ab棒的外力為：F=BIL=0.4×0.75×0.5=0.15N                       
R₁消耗的電功率為：P₁=$\frac{{E}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{{1}^{2}}{2}$W=0.5W                      
答：作用于ab的外力大小為0.15N，R₁上消耗的電熱功率為0.5W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電動(dòng)勢(shì)、安培力、電功率問題，應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、電功率公式即可正確解題．