Question

如圖所示，在磁感應強度大小B=0.5T的勻強磁場中，有一豎直放置的導體框架，框架寬l=0.4m，框架上端的電阻 R=0.9Ω，磁場方向垂直于框架平面．阻值r=0.1Ω的導體棒ab沿框架向下以v=5m/s速度做勻速運動，不計框架電阻及摩擦．問：
（1）通過ab棒的電流是多大？方向如何？
（2）ab受到的安培力是多大？
（3）這個過程中能量是怎樣轉化的？

Answer 1

分析：（1）根據切割產生的感應電動勢大小公式E=Blv求出感應電動勢的大小．由閉合電路歐姆定律求出感應電流的大小，運用右手定則判斷感應電流的方向．
（2）求出感應電流后，由公式F=BIl求出安培力的大小．
（3）導體棒的高度下降，重力勢能減小；勻速運動，動能不變，由于電磁感應產生的電能是由重力勢能轉化而來．

解答：解：（1）導體棒ab垂直切割磁感線，產生的感應電動勢大小為：
 E=Blv=0.5×0.4×5V=1 V ①
導體ab相當于電源，由閉合電路歐姆定律得回路電流：
 I=

E

R+r

=

1

0.9+0.1

A=1A ②
根據右手定則判斷得知，ab棒的電流方向由a到b．
（2）導體ab所受的安培力：
 F=BIl=0.5×1×0.4N=0.2 N ③
（3）導體棒的重力勢能轉化為電能，再轉化為內能．
答：（1）通過ab棒的電流是1A，方向由a到b．
（2）ab受到的安培力是0.2N．
（3）這個過程中能量是導體棒的重力勢能轉化為電能，再轉化為內能．

點評：本題考查切割產生的感應電動勢公式、閉合電路歐姆定律、安培力大小公式等知識點，難度較小．