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

（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