如圖所示,光滑導(dǎo)體棒bc固定在豎直放置的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌上,構(gòu)成框架abcd,其中bc棒電阻為R,其余電阻不計(jì)。一質(zhì)量為m,長度為L且電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ef水平放置在框架上,且始終保持良好的接觸,能沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動,導(dǎo)體棒ef與bc間的距離足夠大,整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直框面,若用恒力F向上拉ef,則當(dāng)ef勻速上升時(shí),速度多大?
解法一:(力的觀點(diǎn))當(dāng)向上運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體棒ef受力如圖所示

當(dāng)導(dǎo)體棒ef向上運(yùn)動的速度變大時(shí),導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大,感應(yīng)電流I=E/R變大,它受到的向下的安培力F=BIL變大,因拉力F和重力mg都不變,故加速度a=變小。因此,導(dǎo)體棒ef做加速度越來越小的變加速運(yùn)動。當(dāng)a=0時(shí)(穩(wěn)定條件),導(dǎo)體棒ef達(dá)到最大速度,此后導(dǎo)體棒ef做勻速運(yùn)動(達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài))。當(dāng)導(dǎo)體棒ef勻速運(yùn)動時(shí)(設(shè)速度為vm),由物體的平衡條件有F=F+mg,F(xiàn)=BIL=
由以上兩式解得
解法二:(能量觀點(diǎn))當(dāng)導(dǎo)體棒ef以最大速度勻速運(yùn)動以后,拉力做功消耗的能量WF等于棒重力勢能的增加量△Ep和bc部分產(chǎn)生的熱量Q之和。設(shè)棒勻速運(yùn)動的時(shí)間為t,則有:Fvmt=mgvmt+Q,Q=I2Rt=
由兩式解得
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,若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,方向改為豎直向上,則導(dǎo)體棒的滑動方向?yàn)檠匦泵嫦?!--BA-->

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(1)若磁場方向豎直向上,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?
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