Question

如图所示，在足够长的两条平行金属导轨的左端接有一个定值电阻R₀=0.6Ω，两导轨间的距离L=0.5m，在虚线区域内有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，两虚线间距离S=1.0m．两根完全相同的金属棒ab、cd与导轨垂直放置，两金属棒用一长为2.0m的绝缘轻杆连接．棒与导轨间无摩擦，两金属棒电阻均为r=0.3Ω，导轨电阻不计．现使两棒在外力作用下以v=5.0m/s的速度向右匀速穿过磁场区域．则（　　）

• A、当ab棒刚进入磁场时，通过cd棒的电流方向为d→c
• B、当cd棒刚进入磁场时，通过ab棒的电流大小为1.0A
• C、从cd棒刚进磁场到ab棒刚离开磁场的过程中，外力做的功为0.4J
• D、从cd棒刚进磁场到ab棒刚离开磁场的过程中，外力做的功为0.2J

Answer 1

分析：感应电流的方向可根据楞次定律或右手定则判断；感应电流大小由闭合电路欧姆定律和感应电动势公式 E=BLv求解；由公式F=BIL求出两棒所受的安培力大小，由于棒匀速运动，即可得到外力的大小，由功的公式W=FS求解外力做功．

解答：解：A、当ab棒刚进入磁场时，由右手定则可知通过cd棒的电流方向为c→d，故A错误；
B、当cd棒刚进入磁场时，通过cd棒的电流大小为：I=

E

r+ rR0 r+R0

=

BLv

r+ rR0 r+R0

=

0.2×0.5×5

0.3+ 0.3×0.6 0.3+0.6

=1A
通过ab棒的电流大小为：I_ab=

R0

R0+r

I=

0.6

0.6+0.3

×1.0A=

2

3

A．故B错误；
C、D、从cd棒刚进磁场到ab棒刚离开磁场的过程中，克服安培力做功即为外力做功，大小为：
W=2BILS=2×0.2×1×0.5×1=0.2J，故C错误，D正确．
故选：D

点评：考查学生运用法拉第电磁感应定律和楞次定律处理实际问题的能力．要弄清电路的结构，抓住切割磁感线的导体相当于电源，其他部分电路中外电路．