Question

【題目】如圖所示，豎直向上的勻強磁場垂直于水平面內的導軌，磁感應強度大小為B，質量為M的導體棒PQ垂直放在間距為l的平行導軌上，通過輕繩跨過定滑輪與質量為m的物塊A連接。接通電路，導體棒PQ在安培力作用下從靜止開始向左運動，最終以速度v勻速運動，此過程中通過導體棒PQ的電量為q，A上升的高度為h。已知電源的電動勢為E，重力加速度為g。不計一切摩擦和導軌電阻，求：

(1)當導體棒PQ勻速運動時，產生的感應電動勢的大小E’；

(2)當導體棒PQ勻速運動時，棒中電流大小I及方向；

(3)A上升h高度的過程中，回路中產生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1) ；(2) ，方向為P到Q；(3)

【解析】

(1)當導體棒PQ最終以速度v勻速運動，產生的感應電動勢的大小

(2)當導體棒PQ勻速運動時，安培力方向向左，對導體棒有

又因為

聯立得

根據左手定則判斷I的方向為P到Q。

(3) 根據能量守恒可知，A上升h高度的過程中，電源將其它形式的能量轉化為電能，再將電能轉化為其他形式能量，則有

則回路中的電熱為