题目内容
【题目】电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。如图所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为L，金属棒ab在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e，金属棒ab的长度为L。
（1）请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒ab切割磁感应线产生的感应电动势E；
（2）在金属棒产生电动势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，并求出这个非静电力所做的功W的大小；
（3）设单位时间内有N个电子从a端运动到b端，求电源的电功率P的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)如图1所示，在一小段时间△t内，金属棒ab的位移为
这个过程中线框的面积的变化量为
穿过闭合电路的磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律为
(2)如图2所示，棒向右运动时，电子具有向右的分速度，受到沿棒向下的洛伦兹力为
，电子在f的作用下，电子从b移动到a的过程中，非静电力做功为
(3)由题意可知，电流为
电源的功率为
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