(2014•合肥三模)如图所示,光滑的金属框架abc固定在水平面内,顶角θ=53°,金属框架处在磁感应强度为B的匀强磁场
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解题思路:(1)求出金属棒切割磁感线的有效长度,由E=BLv求出感应电动势,由电阻定律求出电阻,由欧姆定律求出电流.

(2)由安培力公式求出安培力,由平衡条件求出拉力.

(3)由能量守恒定律求出焦耳热.

(1)金属棒的位移x=vt,

切割磁感线的有效长度:L=xtan53°=[4/3]x,

感应电动势:E=BLv=[4/3]Bvx,

回路总电阻:R=(x+[4/3]x)r=[7/3]xr,

回路电流:I=[E/R],

解得:I=[4Bv/7r];

(2)导体棒受到的安培力:FB=BIL=

16B2v

21rx,

由平衡条件可得,外力F=FB=BIL=

16B2v

21rx,

外力的功:W=[1/2]Fx=

8B2v

21rx2

(3)克服安培力做功转化为焦耳热,

由能量守恒定律得:Q=W=

8B2v

21rx2=

8B2v3

21rt2

答:(1)t时刻回路中的电流I=[4Bv/7r];

(2)拉力F与杆的位移x的关系式为:F=

16B2v

21rx,拉力F做的功W与杆的位移x的关系式为W=

8B2v

21rx2

(3)时间t内回路中产生的焦耳热Q=

8B2v3

21rt2

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;功的计算;焦耳定律.

考点点评: 解决本题关键是确定导体棒有效的切割长度,即导体棒与导轨两个交点间的距离,掌握切割感应电动势公式和运动学公式,并能结合解题.

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