Question

【题目】如图所示，竖直向上的匀强磁场垂直于水平面内的导轨，磁感应强度大小为B，质量为M的导体棒PQ垂直放在间距为l的平行导轨上，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m的物块A连接。接通电路，导体棒PQ在安培力作用下从静止开始向左运动，最终以速度v匀速运动，此过程中通过导体棒PQ的电量为q，A上升的高度为h。已知电源的电动势为E，重力加速度为g。不计一切摩擦和导轨电阻，求：

(1)当导体棒PQ匀速运动时，产生的感应电动势的大小E’；

(2)当导体棒PQ匀速运动时，棒中电流大小I及方向；

(3)A上升h高度的过程中，回路中产生的焦耳热Q。

Answer 1

【答案】(1) ；(2) ，方向为P到Q；(3)

【解析】

(1)当导体棒PQ最终以速度v匀速运动，产生的感应电动势的大小

(2)当导体棒PQ匀速运动时，安培力方向向左，对导体棒有

又因为

联立得

根据左手定则判断I的方向为P到Q。

(3) 根据能量守恒可知，A上升h高度的过程中，电源将其它形式的能量转化为电能，再将电能转化为其他形式能量，则有

则回路中的电热为