Question

（14分）如圖所示，足夠長的水平導(dǎo)體框架的寬度L=0.5m，電阻忽略不計，定值電阻R=2Ω。磁感應(yīng)強度B=0.8T的勻強磁場垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m=0.2kg、有效電阻r=2Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在框架上，該導(dǎo)體棒與框架的動摩擦因數(shù)μ=0.5，導(dǎo)體棒在水平恒力F=1.2N的作用下由靜止開始沿框架運動到剛好達(dá)到最大速度時，通過導(dǎo)體棒截面的電量共為q=2C，求：

（1）導(dǎo)體棒的最大速度；

（2）導(dǎo)體棒從開始運動到剛好達(dá)到最大速度這一過程中，導(dǎo)體棒運動的距離和導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電熱。

 

Answer 1

（1）v=5m/s

（2）0.75J

解析:

（1）當(dāng)導(dǎo)體棒速度最大時，F-μmg-BIL=0            ……………………………2分

由法拉第電磁感應(yīng)定律得，E=BLv，                 ……………………………1分

由閉合電路歐姆定律得，                 ……………………………1分

解得，v=5m/s                                    ……………………………1分

（2）設(shè)在此過程導(dǎo)體棒運動的距離為x，則

，解得x=20m                    ……………………………3分

設(shè)安培力做的功為W，則    ……………………………3分

解得W=-1.5J                                     ……………………………1分

所以電路產(chǎn)生的電熱Q=-W=1.5J                    ……………………………1分

導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電熱=0.75J              ……………………………1分