Question

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

(1)在閉合回路中產生感應電流I的大小

(2)作用在導體棒上拉力F的大小

(3)當導體棒移動50 cm時撤去拉力，求整個過程中電阻R上產生的熱量Q

 

Answer 1

【答案】

（1）0.2A    （2）0.008N      （3）0.129J

【解析】

試題分析：（1）根據法拉第電磁感應定律得，導體棒切割磁感線產生的感應電動勢為

代入數據解得：

由歐姆定律得：感應電流為：，解得：

（2）導體棒勻速運動，安培力與拉力平衡，由平衡條件得：，解得：

（3）因導體棒勻速運動，所以導體棒移動50cm的時間為：

根據焦耳定律得：導體棒勻速運動時產生的焦耳熱　　　代入數據解得：

根據能量守恒得：撤去拉力后產生的焦耳熱　　　解得：

所以整個過程中電阻R上產生的熱量：

考點：本題考查導體切割磁感線時的感應電動勢、電磁感應中的電路、共點力平衡的條件及其應用及電磁感應中的能量轉化等知識點，意在考查考生對電磁感應電路的分析，電磁感應中受力分析和運動情況分析以及對電磁感應中功能關系的正確理解和應用．