题目内容
如图，顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上，导轨MO、NO的长度相等，M、N两点间的距离l＝2m，整个装置处于磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。一根粗细均匀、单位长度电阻值r＝0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从MN处以速度v＝2m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：
⑴导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小；
⑵开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q；
⑶导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q。
【答案】
(1)2N(2) 0.4C (3)1J
【解析】⑴导体棒开始运动时,回路中产生的感应电动势E＝Bl v（1分）
感应电流 
（1分）安培力F安＝BIl
（1分）由平衡条件得：F＝F安 （1分）
联立上式得：
N （1分）
⑵由⑴问知，感应电流 与导体棒切割的有效长度l无关 （1分）
感应电流大小
A（1分）
故0.2s内通过导体棒的电荷量q＝It＝0.4C（2分）
⑶解法(一)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x,
则t时刻导体棒切割的有效长度lx= l-2x（1分）
由⑴问知,导体棒在导轨上运动时所受的安培力
（2分）
因安培力的大小
与位移x成线性关系，故通过导轨过程中导体棒所受安培力的平均值
（1分）产生的焦耳热Q
（2分）
解法(二)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x,
则t时刻导体棒切割的有效长度lx= l-2x（1分）
由⑴问知，导体棒在导轨上运动时所受的安培力（2分）
作出安培力大小随位移x变化的图象，
图象与坐标轴围成面积表示导体棒克服安培力作功，也为产生的焦耳热
（2分）所以，产生的焦耳热Q=1 J
练习册系列答案
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