Question

【題目】如圖所示，足夠長的兩平行粗糙導(dǎo)軌水平放置，間距L =0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面豎直向下、強度為B = 0.5 T的勻強磁場。一阻值為R=2Ω的電阻接在導(dǎo)軌的a、b兩端，b端接地。一質(zhì)量為m=0.1kg、長為L =0.3 m、阻值為r=1的直金屬桿MN在水平拉力F作用下以v= 2 m/s的速度向右勻速運動，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知，金屬桿MN與導(dǎo)軌間的動摩擦因素為μ=0. 25，導(dǎo)軌電阻可忽略，g取10m/s2。求：

（1）試判斷a、b兩端哪端的電勢較高？并求出a端的電勢φa；

（2）金屬桿MN所受拉力F的大小。

Answer 1

【答案】(1) a端的電勢較高，，(2)0.265N。

【解析】

（1）由右手定則可以判斷通過R的電流方向由a到b，a端的電勢較高

桿MN做切割磁感線的運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：

通過電阻R的電流：

電阻R兩端的電勢差：

其中，，解得a端的電勢：；

（2）導(dǎo)體棒所受安培力為：

導(dǎo)體棒所受摩擦力為：

導(dǎo)體棒向右勻速運動，所受合外力為零：