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如图所示,宽度为L=0.20m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨...

如图所示,宽度为L=0.20m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.50T.一根质量为m=10g的导体棒ab放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=10m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(2)作用在导体棒上的拉力的大小;
(3)从某一位置开始记录,当导体棒移动30cm时撤去拉力,直到导体棒静止.求整个过程(从开始记录到棒静止)电阻R上产生的热量.

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(1)导体棒沿导轨向右匀速运动时垂直切割磁感线,产生感应电动势,由公式E=BLv求出,再由欧姆定律求解感应电流的大小. (2)安培力的大小为F安=BIL.导体棒匀速运动时,拉力与安培力大小相等,即可求出拉力的大小. (3)分两个过程求解热量:匀速运动过程,由焦耳定律求热量;撤去拉力后过程,导体棒做减速运动,由能量守恒定律求解热量. 【解析】 (1)导体棒产生的感应电动势为 E=BLv=1.0V 感应电流为  I=1.0 A (2)导体棒匀速运动,安培力与拉力平衡 即有  F=F安=BIL=0.1N (3)导体棒移动30cm的时间为 t==0.03s 根据焦耳定律,Q1=I2R t=0.03J   撤去F后,导体棒做减速运动,其动能转化为内能,则根据能量守恒,有  Q2==0.5J 故电阻R上产生的总热量为   Q=Q1+Q2=0.53J 答: (1)在闭合回路中产生的感应电流的大小为1A; (2)作用在导体棒上的拉力的大小是0.1N; (3)整个过程电阻R上产生的热量是0.53J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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