Question

5．如圖表示，寬度L=0.20m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=1.0Ω的電阻．導軌所在空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感強度大小為B=0.50T．一根導體棒MN放在導軌上與導軌接觸良好，導軌和導體棒的電阻均可忽略不計．現(xiàn)用一平行于導軌的拉力拉動導體棒沿導軌向右勻速運動，運動速度v=10m/s，在運動過程中保持導體棒與導軌垂直．求：
（1）在導軌、導體棒和電阻組成的閉合回路中產生的感應電流．
（2）作用在導體棒上的拉力大�。�
（3）在導體棒移動30cm的過程中，電阻R上產生的熱量．

Answer 1

分析 （1）由感應電動勢公式求出感應電動勢，由歐姆定律求出感應電流．
（2）根據(jù)安培力公式F=BIL求得安培力的大小，再由平衡條件求出拉力的大小．
（3）由功能關系求解R上產生的熱量．

解答 解：（1）導體棒產生的感應電動勢為：
E=BLv=0.5×0.2×10V=1V
閉合回路中產生的感應電流為：
I=$\frac{E}{R}$=$\frac{1}{1}$A=1A
（2）由于導體棒勻速運動，作用在導體棒上的拉力大小與安培力平衡，則得：
F_拉=F_安=BIL=0.5×1×0.2N=0.1N
（3）根據(jù)功能關系知：電阻R上產生的熱量等于拉力做的功，為：
Q=W_拉=F_拉s=0.1×0.3J=0.03J
答：（1）在導軌、導體棒和電阻組成的閉合回路中產生的感應電流為1A．
（2）作用在導體棒上的拉力大小為0.1N．
（3）在導體棒移動30cm的過程中，電阻R上產生的熱量為0.03J．

點評 本題電磁感應知識與力平衡、歐姆定律簡單的綜合，關鍵要掌握電磁感應和力學的基本規(guī)律，并能熟練應用．