Question

小明在做“探究什么情況下磁可以生電”實驗時，連接了如圖所示的實驗裝置，PQ，MN為兩平行金屬導軌，水平放置，相距L，兩導軌右側連接定值電阻R，一金屬棒垂直擱在兩導軌上，與導軌接觸良好，接觸點分別為a、b。現把該裝置放入一大小、方向均不變的磁場區域內，用力F拉動金屬棒沿導軌勻速運動時，在閉合回路可產生感應電流，當向右拉動金屬棒時，通過金屬棒的電流方向為a→b，忽略所有摩擦阻力和除R外其他電阻，則：

（1）當向左拉動金屬棒時，通過金屬棒的電流
方向為                ；
（2）當向右拉動金屬棒時，金屬棒相當于電源給電阻R供電，則此時金屬棒的       （選填“a”或“b”）端相當于電源的正極。
（3）小明在做實驗時，發現F的大小與PQ、MN間距L、電阻R大小、金屬棒運動速度和磁場大小等有關，在保持其他條件不變的情況下，分別改變L、R得到以下實驗數據，請根據上述實驗數據及你已有的數學、物理知識寫出F與L、R大小關系式為：         。

Answer 1

（1）b→a；（2）b； （3）

試題分析：（1）當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就會產生感應電流，這就是電磁感應現象．感應電流的方向與導體運動的方向和磁場的方向有關．由題意知，當向右拉動金屬棒時，通過金屬棒的電流方向為a→b，當向左拉動金屬棒時，金屬棒運動的方向改變，通過金屬棒的電流方向與原來相反，為b→a；
（2）當向右拉動金屬棒時，通過金屬棒的電流方向為a→b，在金屬棒的外部電流的方向是從b-a，因為在電源外部，電流的方向從電源的正極流向負極，所以b端相當于電源的正極；
（3）①分析F、L之間關系的數據發現L變大，F也變大，且L變為原來的n倍，F變為原來的n²倍，即F=kL²，任意代入數據：0.1N=（0.2m）²k可得出k=2.5N/m²
②分析F、R之間關系的數據發現R變大時，F變小，且R變為原來的n倍，F變為原來的n分之一倍，即，任意代入數據：，可得出：k^‘=0.8N/Ω
綜合可得出F與L、R大小關系式為：