题目内容
如图所示，水平导轨间距为L，左端接有阻值为R的定值电阻．在距左端xo处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．（1）若磁感应强度为B=Bo保持恒定，导体棒以速度v向右做匀速直线运动；求导体棒两端的电压U和作用在导体棒上的水平拉力F的大小．
（2）若磁感应强度为B=Bo+kt随时间t均匀增强，导体棒保持静止；求导体棒的电功率和作用在导体棒上的水平拉力F的表达式．
分析：（1）导体棒切割磁感线运动产生感应电动势和感应电流，根据闭合电路欧姆定律求出导体棒两端的电压．导体棒在磁场中会受到安培力，当拉力与安培力相等时，导体棒做匀速直线运动．
（2）导体棒保持静止，磁感应强度为B=Bo+kt随时间t均匀增强，产生感应电动势和感应电流，根据功率的公式P=I2r求出导体棒的电功率．导体棒受拉力和安培力处于平衡．
（2）导体棒保持静止，磁感应强度为B=Bo+kt随时间t均匀增强，产生感应电动势和感应电流，根据功率的公式P=I2r求出导体棒的电功率．导体棒受拉力和安培力处于平衡．
解答：解：（1）导体棒切割产生的感应电动势E=B0Lv
感应电流I=
=
根据欧姆定律，导体棒两端的电压U=IR=
．
当拉力与安培力相等时，导体棒做匀速直线运动．
所以拉力F=B0IL=
（2）导体棒保持静止时，回路产生的感应电动势E=n
=
S=kLx0
感应电流I=
=
导体棒上的电功率P=I2r=
．
要想处于静止，拉力和安培力平衡．
所以拉力F=BIL=
．
感应电流I=
| E |
| R+r |
| B0Lv |
| R+r |
根据欧姆定律，导体棒两端的电压U=IR=
| B0LvR |
| R+r |
当拉力与安培力相等时，导体棒做匀速直线运动．
所以拉力F=B0IL=
| B02L2v |
| R+r |
（2）导体棒保持静止时，回路产生的感应电动势E=n
| △Φ |
| △t |
| △B |
| △t |
感应电流I=
| E |
| R+r |
| kLx0 |
| R+r |
导体棒上的电功率P=I2r=
| k2L2x02r |
| (R+r)2 |
要想处于静止，拉力和安培力平衡．
所以拉力F=BIL=
| (B0+kt)kx0L2 |
| R+r |
点评：解决本题的关键掌握导体切割产生的感应电动势E=BLv，以及感生产生的电动势E=n
．
| △Φ |
| △t |
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如图所示，水平导轨间距为L左端接有阻值为R的定值电阻，在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，问：在下列各种情况下，作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何？
B．