如图所示,MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距为L,电阻不计.导轨所在的平面与磁感应强度为B的匀强磁...
问题详情:
如图所示,MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距为L,电阻不计.导轨所在的平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直.质量为m且电阻不计的金属杆ab始终垂直于导轨并与其保持光滑接触,导轨的上端有阻值为R的灯泡,重力加速度为g.若金属杆匀速下落时,求:
(1)通过灯泡电流I的大小和方向;
(2)灯泡的电功率P;
(3)金属杆下落的速度v的大小.
【回答】
考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
专题: 电磁感应——功能问题.
分析: (1)金属杆做匀速运动量,重力与安培力二力平衡,列出平衡方程,可得到灯泡的电流大小,由右手定则判断电流的方向.
(2)根据功率公式P=I2R,求解灯泡的电功率P.
(3)由法拉第电磁感应定律、欧姆定律求解速度v.
解答: 解:(1)金属杆匀速下落时,有:mg=BIL ①
解得:
由右手定则判断知灯泡中电流方向:由P到M
(2)灯泡的电功率:P=I2R ②
解得:
(3)感应电动势:E=BLv ③
感应电流: ④
联立③④解得:
答:
(1)通过灯泡电流I的大小是,方向由P到M;
(2)灯泡的电功率P为;
(3)金属杆下落的速度v的大小是.
点评: 对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力;另一条是能量,分析能量如何转化是关键.本题要抓住杆ab达到稳定状态时速率v匀速下滑时,电功率等于重力的功率.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题
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