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如图所示,电阻r=0.1Ω的导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动,线框左端接有电阻R=0.4Ω,线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框所在平面,导体棒ab的长度L=0.4m,运动速度v=5.0m/s.线框的电阻不计.
(1)电源的电动势(即产生的感应电动势)为多少?电路abcd中的电流为多少?
(2)求导体ab所受的安培力的大小,并判断其方向.
(3)外力做功的功率是多少?
(4)电源的功率为多少?电源内部消耗的功率是多少?外部电阻R消耗的功率是多少?
(1)导体棒做切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,电动势为:
E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V.
电路abcd中的电流为:
I=
E
R+r
=
0.2
0.4+0.1
A=0.4A;
(2)导体ab所受的安培力的大小:
F=BIL=0.1×0.4×0.4=0.016N
由左手定则判断可知,安培力方向向左;
(3)导体棒匀速运动,外力与安培力二力平衡,则有:
F=F=0.016N
故外力做功的功率是:
P=Fv=0.016×5W=0.08W
(4)导体棒匀速运动,电源的功率等于外力的功率,为:
P=P=0.08W;
电源内部消耗的功率:
P=I2r=0.42×0.1W=0.016W.
外部电阻R消耗的功率:
PR=P-P=0.064W;
答:(1)电源的电动势为0.2V,电路abcd中的电流为0.4A.
(2)导体ab所受的安培力的大小为0.016N,方向向左;
(3)外力做功的功率是0.08W.
(4)电源的功率为0.08W,电源内部消耗的功率是0.016W,外部电阻R消耗的功率是0.064W.
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A.BLv;BLvB.BLv;
BLvr
R0+r
C.BLv;
BLvR0
R0+r
D.
πBLv
2
πBLvR0
2(R0+r)

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A.B.
C.D.

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