解:(1)设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为I
ab,dc边的电流为I
dc,有:
I
ab=

I
I
cd=

I
金属框受重力和安培力,处于静止状态,有:mg=B
2I
abL
2+B
2I
dcL
2联立三式解得:I
ab=

故通过ab边的电流I
ab是:I
ab=

.
(2)由(1)可得:I=

设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,有:E=B
1L
1v
设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R,则:R=

r
R与ef串联的总电阻R
总=

r+r=

r
ef由于运动切割磁感线而产生的电动势E=B
1L
1v
根据闭合电路欧姆定律,有:I=

联立以上各式:

=

解得:v=

.
故导体杆ef的运动速度v是:

.
(3)ef棒在水平方向上受到外力F、安培力、摩擦力,根据平衡条件可知
F=F
A+μMg
因为F
A=B
1IL
1=

所以外力F的功率为:
P
外=Fv=(F
A+μMg)v=

+
(4)摩擦力为恒力,可以用功的定义式求解:
W
f=μMgs=μMgvt=

答:(1)通过ab边的电流I
ab为

;
(2)导体杆ef做匀速直线运动的速度v为

;
(3)外力做功的功率为

+

;
(4)t时间内,导体杆ef向左移动时克服摩擦力所做的功为

.
分析:(1)外电路是:ad、dc、cb三边电阻串联后再与ab边电阻并联构成,竖直方向上ab边与cd边所受安培力均向上,根据受力平衡列方程即可求解,注意并联电路中电流与电阻关系.
(2)根据闭合电路欧姆定律求出电源的电动势,根据E=BLv,即可求出导体棒的速度.
(3)根据平衡条件,外力F等于安培力和摩擦力之和,求出F,用P=Fv求解.
(4)摩擦力是恒力,可以直接用功的定义式求解.
点评:本题易错点为不能正确分析外电路的串并联情况,从而不能正确分析安培力大小最后导致错误.对于电磁感应与电路的结合问题一定分析整个电路的组成情况,然后根据闭合电路的欧姆定律求解.