如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中，一导体
如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中，一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力．（1）通过ab边的电流Iab是多大？
（2）导体杆ef的运动速度v是多大？
（3）外力做功的功率P是多大？
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解题思路：（1）外电路是：ad、dc、cb三边电阻串联后再与ab边电阻并联构成，竖直方向上ab边与cd边所受安培力均向上，根据受力平衡列方程即可求解，注意并联电路中电流与电阻关系．
（2）根据闭合电路欧姆定律求出电源的电动势，根据E=BLv，即可求出导体棒的速度．
（3）根据平衡条件，外力F等于安培力，求出F，用P=Fv求解．
（2）根据闭合电路欧姆定律求出电源的电动势，根据E=BLv，即可求出导体棒的速度．
（3）根据平衡条件，外力F等于安培力，求出F，用P=Fv求解．
（1）设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，有：
Iab=[3/4]I
Icd=[1/4]I
金属框受重力和安培力，处于静止状态，有：mg=B2IabL2+B2IdcL2
联立三式解得：Iab=[3mg
4B2L2
故通过ab边的电流Iab是：Iab=
3mg
4B2L2．
（2）由（1）可得：I=
mg
B2L2
导体棒切割产生的电动势为：E=B1L1v
金属框的总电阻为：R=
3/4]r
又E=IR
解之得：v=
3mgr
4B1B2L1L2
（3）外力为：F=B1IL1=
B1L1mg
B2L2
所以外力的功率为：P=Fv=
3m2g2r
4
B22
L22
答：（1）通过ab边的电流Iab是
3mg
4B2L2．
（2）导体杆ef的运动速度v是
3mgr
4B1B2L1L2．
（3）外力做功的功率P是Fv=
3m2g2r
4
B22
L22．
点评：
本题考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．
考点点评： 本题易错点为不能正确分析外电路的串并联情况，从而不能正确分析安培力大小最后导致错误．对于电磁感应与电路的结合问题一定分析整个电路的组成情况，然后根据闭合电路的欧姆定律求解．
1年前
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