Question

（14分）如图所示，足够长的水平导体框架的宽度L=0.5m，电阻忽略不计，定值电阻R=2Ω。磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直于导体框平面，一根质量为m=0.2kg、有效电阻r=2Ω的导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架的动摩擦因数μ=0.5，导体棒在水平恒力F=1.2N的作用下由静止开始沿框架运动到刚好达到最大速度时，通过导体棒截面的电量共为q=2C，求：

（1）导体棒的最大速度；

（2）导体棒从开始运动到刚好达到最大速度这一过程中，导体棒运动的距离和导体棒产生的电热。

 

Answer 1

【答案】

（1）v=5m/s

（2）0.75J

【解析】

（1）当导体棒速度最大时，F-μmg-BIL=0             ……………………………2分

由法拉第电磁感应定律得，E=BLv，                  ……………………………1分

由闭合电路欧姆定律得，                  ……………………………1分

解得，v=5m/s                                     ……………………………1分

（2）设在此过程导体棒运动的距离为x，则

，解得x=20m                    ……………………………3分

设安培力做的功为W，则    ……………………………3分

解得W=-1.5J                                      ……………………………1分

所以电路产生的电热Q=-W=1.5J                     ……………………………1分

导体棒产生的电热=0.75J               ……………………………1分