Question

如图所示，宽度为L＝0.2 m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＝1.0 Ω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＝0.2 T．一根质量为m＝10 g的导体棒MN放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．现用垂直MN的水平拉力F拉动导体棒使其沿导轨向右匀速运动，速度为v＝5.0 m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直．求：

(1)在闭合回路中产生感应电流I的大小

(2)作用在导体棒上拉力F的大小

(3)当导体棒移动50 cm时撤去拉力，求整个过程中电阻R上产生的热量Q

Answer

（1）0.2A    （2）0.008N      （3）0.129J

【解析】

试题分析：（1）根据法拉第电磁感应定律得，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为

代入数据解得：

由欧姆定律得：感应电流为：，解得：

（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡，由平衡条件得：，解得：

（3）因导体棒匀速运动，所以导体棒移动50cm的时间为：

根据焦耳定律得：导体棒匀速运动时产生的焦耳热 代入数据解得：

根据能量守恒得：撤去拉力后产生的焦耳热 解得：

所以整个过程中电阻R上产生的热量：

考点：本题考查导体切割磁感线时的感应电动势、电磁感应中的电路、共点力平衡的条件及其应用及电磁感应中的能量转化等知识点，意在考查考生对电磁感应电路的分析，电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用．