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如图所示,abcd是由粗裸铜导线连接两个定值电阻组成的闭合矩形导体框,水平放置,金属棒ef与ab及cd边垂直,并接触良好,空间存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,

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如图所示,abcd是由粗裸铜导线连接两个定值电阻组成的闭合矩形导体框,水平放置,金属棒ef与ab及cd边垂直,并接触良好,空间存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,已知电阻R 1 =2R,R 3 =3R,其它部分的电阻都可忽略不计,ab及cd边相距为L.给ef棒施加一个跟棒垂直的恒力F,求:
(1)ef棒做匀速运动时的速度多大?
(2)当ef棒做匀速运动时,电阻R 1 消耗的电功率多大?
▼优质解答
答案和解析
(1)ef切割磁感线产生感应电动势相当于电源,画出等效电路图.
外电路总电阻为:R =
2R•3R
2R+3R
=1.2R
通过ef的电流为:I=
E
R
=
BLv
R

ef所受的安培力为:F =BIL=B
BLv
R
•L =
B 2 L 2 v
1.2R

ef匀速运动,恒力F与安培力二力平衡,则有:
F=F
联立上两式得:v=
1.2FR
B 2 L 2

(2)P 1 =I
21
•R 1 =(
BLv
R
3R
2R+3R
2 •2R= (
BLv
1.2R
3
5
) 2 •2R =
B 2 L 2 v 2
2R

答:(1)ef棒做匀速运动时的速度为
1.2FR
B 2 L 2

(2)当ef棒做匀速运动时,电阻R 1 消耗的电功率为
B 2 L 2 v 2
2R