Question

16．如圖所示，有五根完全相同的金屬桿，其中四根固連在一起構成正方形閉合框架，固定在絕緣水平桌面上，另一根金屬桿ab擱在其上且始終接觸良好．勻強磁場垂直穿過桌面，不計ab桿與框架的摩擦，當ab桿在外力F作用下勻速沿框架從最左端向最右端運動過程中（　�。�

• A． 外力F是恒力
• B． 桌面對框架的水平作用力先變小后變大
• C． 正方形框架的發(fā)熱功率先變小后變大
• D． 金屬桿ab產生的總熱量小于外力F所做總功的一半

Answer 1

分析 ab桿切割磁感線產生感應電動勢，相當于電源，ab把金屬框分為左右兩部分，這兩部分并聯(lián)與ab構成閉合回路，由并聯(lián)電路特點判斷外電路電阻如何變化，然后應用安培力公式、平衡條件、電功率公式分析答題．

解答 解：A、ab桿向右勻速運動，產生的感應電動勢為 E=BLv，是定值．ab可以看做電源，框架構成外電路，當ab運動到框架的中間位置時，外電路電阻最大，且等于ab的電阻，因此在ab運動的過程中，外電路總電阻R先增大后減小，由閉合電路歐姆定律知，通過ab桿的電流先減小后增大，ab受到的安培力為F_B=BIL，可知安培力先減小后增大．ab勻速運動，由平衡條件得：F=F_B，所以外力F先減小后增大，故A錯誤；
B、由A可知，電路中總電流先減小后增大，框架受到的安培力F_B框=BIL，先減小后增大，由平衡條件可知，桌面對框架的水平作用力與所受的安培力大小相等，所以桌面對框架的水平作用力先變小后變大，故B正確；
C、正方形框架的發(fā)熱功率相當于電源的輸出功率，當ab滑到正方形的中線時，電源的內外電阻相等，電源的輸出功率最大，即正方形框架的發(fā)熱功率最大，所以正方形框架的發(fā)熱功率先增大后減小，故C錯誤．
D、當ab在框架的中央時，內外電阻相等，除此之外，外電阻總是小于內電阻的，由U=IR可知，外電壓小于等于內電壓，由Q=W=UIt可知外電路產生的總熱量小于ab桿產生的總熱量，整個回路產生的總熱量等于外力做的總功，所以金屬桿ab產生的總熱量大于外力F所做總功的一半，故D錯誤；
故選：B

點評 本題是一道電磁感應與力學、電路知識的綜合題，要掌握電磁感應與力學、電路的基本規(guī)律，如E=BLv、并聯(lián)電路特點、歐姆定律、安培力公式、電功與電功率公式等等．本題的難點與解題關鍵是：知道ab桿是電源，框架是外電路，判斷出外電阻先增大后減�。�