题目内容
(14分)如图所示,足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内,导轨间距为l,b、c两点间接一阻值为R的电阻.ef是一水平放置的导体杆,其质量为m、有效电阻值为R,杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直·现用一竖直向上的力F拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速直线运动,在上升高度为h的过程中,拉力做功为W,g为重力加速度,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用.求:
(1)导体杆上升到h时所受拉力F的大小;
(2)导体杆上升到h过程中通过杆的电量;
(3)导体杆上升到h过程中bc间电阻R产生的焦耳热.
(1)导体杆上升到h时所受拉力F的大小;
(2)导体杆上升到h过程中通过杆的电量;
(3)导体杆上升到h过程中bc间电阻R产生的焦耳热.
(1) (2) (3)
试题分析:(1)设ef上升到h时,速度为v1、拉力为F,根据运动学公式得:
根据牛顿第二定律得:
根据闭合电路的欧姆定律得:
联立解得:
(2)感应电荷量
根据闭合电路的欧姆定律
根据法拉第电磁感应定律
所以
(3)设整个过程产生的总焦耳热为Q,由功能关系得:
解得:
所以R上产生的焦耳热为
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