题目内容
(16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拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为
的匀加速运动,上升了h高度,这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q,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:
⑴导体杆上升到h过程中通过杆的电量;
⑵导体杆上升到h时所受拉力F的大小;
⑶导体杆上升到h过程中拉力做的功。
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(16分)
(1)感应电量
(1分)
根据闭合电路的欧姆定律
(1分)
根据电磁感应定律,得
(2分)
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(2分)
(2)设ef上升到h时,速度为v1、拉力为F,根据运动学公式,得
(1分)
根据牛顿第二定律,得
(2分)
根据闭合电路的欧姆定律,得
(1分)
综上三式,得
(2分)
(3)由功能关系,得
(2分)
(2分)
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