高三复习讲义第九章电磁感应.doc

第九章电磁感应一、磁通量1概念：磁感应强度B与面积S的_2计算(1)公式：_.(2)适用条件：匀强磁场；S是_磁场中的有效面积(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb_.3意义：穿过某一面积的磁感线的_4标矢性：磁通量是_，但有正、负二、电磁感应1电磁感应现象当穿过闭合电路的_发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象2产生感应电动势和感应电流的条件(1)产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生_，回路中就有感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于_(2)产生感应电流的条件电路闭合磁通量变化三、感应电流方向的判断1右手定则：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指_，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向_方向，这时四指所指的就是_的方向如图所示2楞次定律（1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要_引起感应电流的_的变化（2）楞次定律中“阻碍”的含义3楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；(2)阻碍相对运动“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”4应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)明确闭合电路范围内的原磁场的方向；(2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况；(3)根据楞次定律，判定感应电流磁场的方向；(4)利用安培定则，判断感应电流的方向即时应用1如图914所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属框平面始终处于同一平面，且垂直纸面则线框中感应电流的方向是()AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad四、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用1规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用区别关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(IB)安培定则；(2)因动而生电(v、BI安)右手定则；(3)因电而受力(I、BF安)左手定则即时应用2两根相互平行的金属导轨水平放置于如图915所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A导体棒CD内有电流通过，方向是DCB导体棒CD内有电流通过，方向是CDC磁场对导体棒CD的作用力向左D磁场对导体棒AB的作用力向左热身体验 1.(2013杭州高三检测)如图912所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A逐渐增大B逐渐减小C保持不变 D不能确定2一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移D匀强磁场均匀增加3如图913，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反D安培力方向始终沿水平方向考点1楞次定律的应用如图916，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转跟踪训练1(2012高考海南卷)如图917，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则()AT1mg，T2mgBT1mg，T2mgCT1mg，T2mgDT1mg，T2mg考点2楞次定律和左、右手定则的综合应用如图918所示，水平放置的两图918条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动跟踪训练2 如图919所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()图919A向右做匀速运动B向左做减速运动C向右做减速运动 D向右做加速运动考点3电磁感应电路中电势高低的判断 (2013彭州中学高三月考)如图9110所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()图9110A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点第二节法拉第电磁感应定律自感涡流一、法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的_成正比(2)公式：E_，n为线圈匝数2导体切割磁感线的情形(1)若B、L、v相互垂直，则E_.(2)EBLvsin，为运动方向与磁感线方向的夹角(3)导体棒在磁场中转动：导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBL_(平均速度取中点位置线速度L)二、自感和涡流1自感现象：当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，这种由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫自感现象2自感电动势在自感现象中产生的感应电动势EL，其中L叫自感系数，它与线圈的_、形状、_以及是否有铁芯有关，自感系数的单位是_，1 mH_H,1 H_H.3涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像_状的感应电流(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_，安培力的方向总是_导体的运动(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用_的原理工作的热身体验 11.(2011高考广东卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同12.如图921中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()图921A由c到d，IBr2/RB由d到c，IBr2/RC由c到d，IBr2/(2R)D由d到c，IBr2/(2R)21.关于自感现象，下列说法正确的是()A感应电流一定和原电流方向相反B线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数也一定较大C对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大D对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大22.(2013南充模拟)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物下列相关的说法中正确的是()A锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗三、公式En与EBLv的比较EnEBLv区别研究对象闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围对任何电磁感应现象普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况即时应用1(2013江苏启东中学质检)如图922所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是()图922A感应电流方向不变BCD段直导线始终不受安培力C感应电动势最大值EmBavD感应电动势平均值Bav四、对自感现象的进一步理解1自感线圈的作用(1)使线圈中的电流渐变而不突变，即电流从一个值到另一个值总需要一定的时间(2)在阻碍电流增大的过程中本身储存了磁场能，而在阻碍电流减小的过程中，又把储存的磁场能释放出来(3)当流过自感线圈的电流不变时，线圈仅起导线(或电阻)的作用2自感电动势的方向(1)如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大，即感应电流的方向与原电流方向相反(2)如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小，即感应电流的方向与原电流的方向相同3通电自感和断电自感的对比通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很大(有铁芯)，RLRA即时应用2(2013雅安中学模拟)在如图923所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆，当电流从“”接线柱流入时，指针向左摆在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是()图923AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆考点1公式En/t的应用如图924甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计求0至t1时间内图924(1)通过电阻R1的电流大小和方向(2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量跟踪训练1在例1中，如果保持匀强磁场的磁感应强度B0不变，而让线圈以某一直径为轴经时间t1转过90，则回路中产生的平均感应电流以及0至t1时间内通过电阻R1的电荷量各是多少？考点2公式EBlv的应用在范围足够大，方向竖直向下的匀图925强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图925所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，则：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？跟踪训练2 如图926所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()图926A.B.C. DBav考点3自感现象的分析如图927所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是()图927跟踪训练3 (2013海淀区期末)如图929所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻非常小但不可忽略，闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡均能发光现将开关S断开，这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是()图929A甲电路中灯泡将渐渐变暗B甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗C乙电路中灯泡将渐渐变暗D乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗易错辨析 双杆切割磁感线问题中的常见错解【范例】t0时，磁场在xOy平面内的分布如图9210所示，其磁感应强度的大小均为B0，方向垂直于xOy平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为L0，整个磁场以速度v沿x轴正方向匀速运动若在磁场所在区间内放置一由n匝线圈组成的矩形线框abcd，线框的bc边平行于x轴bcLB、abL，LB略大于L0，总电阻为R，线框始终保持静止求：图9210(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向第三节电磁感应规律的综合应用一、电磁感应中的电路问题1内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于_(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的_，其余部分是_2电源电动势和路端电压(1)电动势：E_或E_.(2)路端电压：U_.二、电磁感应中的图像问题图像类型(1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即Bt图像、t图像、Et图像和It图像(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图像，即Ex图像和Ix图像问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识左手定则、安培定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等特别提示：图像的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图像的关键三、电磁感应中的动力学问题1安培力的大小：由感应电动势E_，感应电流I和安培力公式FBIl得F_.2安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合，先用_确定感应电流方向，再用_判断感应电流所受安培力方向(2)用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向_3分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)4根据平衡条件或牛顿第二定律列方程四、电磁感应中的能量转化1电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为_2感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力_，将其他形式的能转化为_，电流做功再将电能转化为_3电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为_.热身体验 1.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图931所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是()图9312(2013成都十二中模拟)有一个匀强磁场，它的边界是MN，在MN左侧是无场区域，右侧是匀强磁场区域，如图932甲所示现在有一个金属线框以恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的it图像如图乙所示则可能的线框是()图932图9333.如图934所示，在一匀强磁场中有一U形导体框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则()图934Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀速向右运动Cef将加速向右运动Def将做往复运动4(2013扬州高三统考)如图935所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是()图935A恒力F做的功等于电路产生的电能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力F和摩擦力的合力做的功小于电路中产生的电能和棒获得的动能之和五、电磁感应中的电路问题的分类1确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题2根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题3根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：n，qt.即时应用1(2013杭州二中高三月考)如图936所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)()图936A通过电阻R的电流方向为PRMBa、b两点间的电压为BLvCa端电势比b端高D外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热六、电磁感应中的图像问题1思路导图2分析方法对图像的分析，应做到“四明确一理解”(1)明确图像所描述的物理意义；明确各种“”、“”的含义；明确斜率的含义；明确图像和电磁感应过程之间的对应关系(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义vv，BB，.即时应用2如图937所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t0时刻恰好位于图中所示的位置以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示电流位移(Ix)关系的是()图937七、电磁感应中的动力学问题导体两种状态及处理方法(1)导体的平衡态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析(2)导体的非平衡态加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析即时应用3 一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图939所示，则()图939A若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动B若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动C若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动D若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动八、电磁感应中的能量问题分析1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功此过程中，其他形式的能转化为电能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能(3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能2求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及WUIt或QI2Rt直接进行计算(2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能即时应用4 (2011高考福建卷)如图9310，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()图9310A运动的平均速度大小为vB下滑的位移大小为C产生的焦耳热为qBLvD受到的最大安培力大小为sin热点1电磁感应中的图像问题如图91所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域取方向沿abcd的感应电流为正，则下图中表示线框中的电流i随x变化的图像正确的是()图91即时引用1.如图93所示，一个“”形导轨固定在方向与其垂直且磁感应强度为B的匀强磁场中，ab是与导轨相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间变化的图像中正确的是()图93热点2电磁感应中的电路问题(2012高考广东卷)如图98所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中左侧是水平放置、间距为d的平行金属板R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻. 图98(1)调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.考点3电磁感应中的动力学问题 (2011高考四川卷)如图9317所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3 、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：图9317(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率考点4电磁感应中的能量问题 (2012高考天津卷)如图9318所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T图9318棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.思维建模 电磁感应中的“杆导轨”模型【范例】(14分)(2011高考天津卷)如图9319所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角图9319完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止，取g10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q0.1_J的热量，力F做的功W是多少？15