解题思路:(1)导体棒MN进入磁场前,穿过EFHG的磁场磁感应强度均匀增大,回路中产生恒定的感应电动势和感应电流,根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求出回路中的感应电流,由部分电路欧姆定律求电阻R两端的电压U;(2)导体棒MN进入磁场后,以速度v作匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件和安培力公式列式,求解v.(3)由焦耳定律求出R上产生的焦耳热Q.
(1)导体棒MN进入磁场前,回路MNBC中产生感生电动势:E1=[△φ/△t]=
B1
t1L2,
根据闭合电路欧姆定律得:I=
E1
3r,
电阻R两端的电压为:U=I•2r,
解得:U=
2B1L2
3t1;
(2)导体棒MN进入磁场后,以速度v作匀速直线运动,磁场为B1稳恒不变,
感应电动势为:E2=B1Lv,
导体棒中的电流强度为:I′=
E2
3r,
由导体棒MN受力平衡,得:mgsinθ=B1IL
解得:v=[3mgrsinθ
B21L2;
(3)导体棒在磁场中运动的时间为:t=
L/v],
则电阻R上产生的焦耳热为:Q=I2•2rt=[2/3]mgLsinθ;
答:(1)导体棒MN进入磁场前,电阻R两端的电压U=
2B1L2
3t1;
(2)导体棒MN在磁场中匀速运动时的速度v=[3mgrsinθ
B21L2;
(3)导体棒MN在磁场中匀速运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q=
2/3]mgLsinθ.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;焦耳定律.
考点点评: 本题中先产生感生电动势,要会运用法拉第定律求感应电动势.导体棒进入磁场后,产生动生电动势,由E=BLv求解感应电动势.