Question

6．如图所示，宽度为L=0.20m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．一根导体棒MN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）在导轨、导体棒和电阻组成的闭合回路中产生的感应电流．
（2）作用在导体棒上的拉力大小．
（3）在导体棒移动30cm的过程中，电阻R上产生的热量．

Answer 1

分析 （1）由E=BLv求出导体棒切割磁感线产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由右手定则判断感应电流的方向；
（2）由F=BIL求出导体棒受到的安培力，然由平衡条件求出拉力；
（3）由能量守恒定律求出撤去拉力后产生的焦耳热．

解答 解：（1）感应电动势为：E=BLv=0.50×0.20×10V=1.0V
由欧姆定律：I=$\frac{E}{R}=\frac{1}{1}A=1A$
由右手定则可知，电流方向：从N到M；
（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡，即有：
F=BIL=0.50×1.0×0.20N=0.1N，
（3）由能量守恒定律有：Q=W_A=F_Ax=0.1×0.3J=0.03J
答：（1）通过MN的感应电流的大小为1.0A，电流方向：从N到M；（2）作用在导体棒上的拉力功率为1W；（3）回路中产生的焦耳热为0.03J．

点评 在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功；在解题时要注意欧姆定律的综合题目，要熟练掌握各规律的应用．