Question

小明在做“探究什么情况下磁可以生电”实验时，连接了如图所示的实验装置，PQ，MN为两平行金属导轨，水平放置，相距L，两导轨右侧连接定值电阻R，一金属棒垂直搁在两导轨上，与导轨接触良好，接触点分别为a、b。现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内，用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时，在闭合回路可产生感应电流，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻，则：

（1）当向左拉动金属棒时，通过金属棒的电流
方向为                ；
（2）当向右拉动金属棒时，金属棒相当于电源给电阻R供电，则此时金属棒的       （选填“a”或“b”）端相当于电源的正极。
（3）小明在做实验时，发现F的大小与PQ、MN间距L、电阻R大小、金属棒运动速度和磁场大小等有关，在保持其他条件不变的情况下，分别改变L、R得到以下实验数据，请根据上述实验数据及你已有的数学、物理知识写出F与L、R大小关系式为：         。

Answer 1

（1）b→a；（2）b； （3）

试题分析：（1）当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，这就是电磁感应现象．感应电流的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关．由题意知，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，当向左拉动金属棒时，金属棒运动的方向改变，通过金属棒的电流方向与原来相反，为b→a；
（2）当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，在金属棒的外部电流的方向是从b-a，因为在电源外部，电流的方向从电源的正极流向负极，所以b端相当于电源的正极；
（3）①分析F、L之间关系的数据发现L变大，F也变大，且L变为原来的n倍，F变为原来的n²倍，即F=kL²，任意代入数据：0.1N=（0.2m）²k可得出k=2.5N/m²
②分析F、R之间关系的数据发现R变大时，F变小，且R变为原来的n倍，F变为原来的n分之一倍，即，任意代入数据：，可得出：k^‘=0.8N/Ω
综合可得出F与L、R大小关系式为：