①
由①式解得a=10×(0.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2 ②
(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为υ,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡mgsinθ-μmgcosθ-F=0 ③
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率,即
Fυ=P ④
由③④两式解得 ⑤
(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B,
⑥
P=I2R ⑦
由⑥⑦两式解得 ⑧
根据右手定则,磁场方向垂直导轨平面向上。
【绿色通道】导体棒在磁场中发生电磁感应现象,然后在安培力的作用下的运动情况分析是高考中每年必考题型,需要认真把握。
【变式训练】
1.如图1-5-4所示,长为L的金属杆OA绕过O点垂直纸面的固定轴顺时针方匀速旋转,角速度为ω。一匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度为B,磁场范围大,则O、A两点间的电势差是( )
图1-5-4
A.BLωL
B.-BLωL
C.
D.-
答案:D
【体验探究】
【问题】怎样求导体切割磁感线时产生的感应电动势?
【导思】导体切割磁感线时,产生的感应电动势大小与导体切割磁感线的有效长度及垂直于磁感线方向的速度有关。
【探究】情形1.如图1-5-5(a),导体棒长为L,沿水平方向向右做切割磁感线的运动,其感应电动势不是E=BLυ,而是E=BLυsinθ,其中Lsinθ为导体切割磁感线的有效长度。有时公式中的速度υ应理解为有效速度,即垂直于磁感线方向上的分速度。