Question

如图所示，电源的电动势E=1.5V，内电阻r=0.5Ω，AB=0.5m，AB电阻R=0.1Ω。固定框架的电阻不计。磁感应强度为0.5T。S闭合前AB静止。金属框对AB的滑动摩擦力为0.25N。

(1)电键S闭合后，当AB的速度达到稳定时，电路中的电流多大？
(2)AB的最大速度多大？
(3)当AB速度达最大后，电源消耗的电能转化为什么形式的能？通过计算验证，能的转化是否符合守恒定律？

Answer 1

(1) 1A (2)3.6m/s(3) 能的转化符合守恒定律

试题分析：(1)对AB，受力分析如图，当AB所受合外力为零时，AB速度达到稳定且最大。
此时f=F=BIL      ①(1分)
I==1A   ②(2分)

(2)设AB最大速度为V，此时AB切割磁感线产生的电动势为E'，
依法拉第电磁感应定律得：E'="BLV"       ③ (1分)
依全电路欧姆定律得：I=      ④  (1分)
由③④得:V=  ⑤(2分)
(3)导体AB速度达最大后，电源消耗的电能转化为回路的电热和AB与金属框摩擦产生的内能。          ⑥   (1分)
电源消耗的功率：
P=IE=1×1.5W=1.5W           ⑦    (1分)
回路产生的热功率：
P热="I2(R+r)=12×(0.1+0.5)W=0.6W"      ⑧    (1分)
AB克服摩擦力做功的功率：
P'=fV=0.25×3.6W=0.9W           ⑨(1分)
由⑦⑧⑨可知，P= P热+P'。
可见，能的转化符合守恒定律            ⑩(1分)
点评：做此类型的关键是对导体棒运动分析，根据闭合回路欧姆定律分析解题