Question

如圖所示，寬度為L＝0.2 m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R＝1.0 Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.2 T．一根質(zhì)量為m＝10 g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)．現(xiàn)用垂直MN的水平拉力F拉動導(dǎo)體棒使其沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動，速度為v＝5.0 m/s，在運(yùn)動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：

(1)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流I的大小

(2)作用在導(dǎo)體棒上拉力F的大小

(3)當(dāng)導(dǎo)體棒移動50 cm時(shí)撤去拉力，求整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q

 

Answer 1

【答案】

（1）0.2A    （2）0.008N      （3）0.129J

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

代入數(shù)據(jù)解得：

由歐姆定律得：感應(yīng)電流為：，解得：

（2）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，安培力與拉力平衡，由平衡條件得：，解得：

（3）因?qū)�體棒勻速運(yùn)動，所以導(dǎo)體棒移動50cm的時(shí)間為：

根據(jù)焦耳定律得：導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱　　　代入數(shù)據(jù)解得：

根據(jù)能量守恒得：撤去拉力后產(chǎn)生的焦耳熱　　　解得：

所以整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量：

考點(diǎn)：本題考查導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢、電磁感應(yīng)中的電路、共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用及電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化等知識點(diǎn)，意在考查考生對電磁感應(yīng)電路的分析，電磁感應(yīng)中受力分析和運(yùn)動情況分析以及對電磁感應(yīng)中功能關(guān)系的正確理解和應(yīng)用．