Question

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

Answer 1

分析 （1）由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由歐姆定律求出感應(yīng)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�。�
（3）由功能關(guān)系求解R上產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
E=BLv=0.5×0.2×10V=1V
閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為：
I=$\frac{E}{R}$=$\frac{1}{1}$A=1A
（2）由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，作用在導(dǎo)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(guān)系知：電阻R上產(chǎn)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(dǎo)軌、導(dǎo)體棒和電阻組成的閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為1A．
（2）作用在導(dǎo)體棒上的拉力大小為0.1N．
（3）在導(dǎo)體棒移動(dòng)30cm的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.03J．

點(diǎn)評(píng) 本題電磁感應(yīng)知識(shí)與力平衡、歐姆定律簡單的綜合，關(guān)鍵要掌握電磁感應(yīng)和力學(xué)的基本規(guī)律，并能熟練應(yīng)用．