Question

【题目】如图所示，利用小直流电动机提升质量为m的物体A。假设把小直流电动机简化为图2中虚线框内的模型：虚线框内存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场，磁场的范围足够大。质量为M的导体棒PQ垂直放在间距为l的光滑平行导轨上。棒PQ在安培力作用下运动，带动A上升。导轨的电阻可忽略。电源的电动势为E。

（1）在A以速度v匀速上升的过程中，求回路中电流的大小。

（2）从接通电路到A以v匀速上升的过程中，回路中的电流是在变化的。

a. 试简要说明回路中电流发生变化的原因；

b. 已知这一过程中通过棒PQ的电量为q，A上升的高度为h，求回路中产生的电热。

Answer 1

【答案】(1) (2) 原因见解析 . (3)Eq-mgh-

【解析】

本题考查安培力的受力平衡问题及闭合电路中的能量转化问题

（1）因物体A匀速上升，即绳子拉力应等于物体重力mg，对于导体棒而言，收到向右的绳子拉力和向左的安培力大小应该相等，即 ，则回路中的电流大小 ；

（2）a．因棒子在移动过程中会切割磁感线产生动生电动势，产生反向感应电流，会与原电路中的电流相互抵消，感应电流的大小与导体棒的速度有关，直到导体棒达到匀速状态，之后感应电流恒定，总电流恒定，导体棒维持匀速。

b．根据能量守恒可知，在此过程中，电源将其它形式能转化为电能，再由电路将电能转化为其它形式能，有 ，得到回路中产生的热量。