题目内容

(12分)如图所示,两根质量均为m、电阻均为R、长度均为l的导体棒a、b,用两条等长的、质量和电阻均可忽略的、不可伸长的柔软长直导线连接后,b放在距地面足够高的光滑绝缘水平桌面上,a靠在桌子的光滑绝缘侧面上;两根导体棒均与桌子边缘平行。整个空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度为B。开始时两棒静止,自由释放后开始运动,导体棒a在落地前就已匀速运动,此时导体棒b仍未离开桌面。已知两条导线除桌边拐弯处外其余部位均处于伸直状态,导线与桌子侧棱间无摩擦。

(1)试求导体棒匀速运动时的速度大小。
(2)从自由释放到刚匀速运动的过程中,若通过导体棒横截面的电荷量为q,求该过程中系统产生的焦耳热。

(1)  (2)

解析试题分析:(1)设导体棒匀速运动时的速度为v,导体棒a切割磁感线产生的电动势为E,则:
对a棒:E=Blv                      1分
F=BIl                      1分
                     1分
mg=F                      1分
联立解得:                   1分
(2)从自由释放到刚匀速运动的过程中,设a棒下降的高度为h,则:
回路中磁通量的变化量为:              1分
回路中产生的感应电动势的平均值为:         1分
回路中产生的感应电流的平均值为:          1分
通过导体棒横截面的电荷量为:           1分
系统产生的焦耳热为:          2分
联立以上各式解得:           1分
考点:法拉第电磁感应定律;能量守恒定律.

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