Question

【題目】如圖所示，電阻不計的光滑U形導軌水平放置，導軌間距l＝0.50m，導軌一端接有R＝4.0Ω的電阻。有一質量m＝0.10kg、電阻r＝1.0Ω的金屬棒ab與導軌垂直放置。整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁場的磁感應強度B＝0.20T。現用F＝5.0N的水平恒力垂直拉動金屬棒ab，使它由靜止開始向右加速運動，當金屬棒向右運動的距離為x＝2.0m時速度達到v＝10m/s。設導軌足夠長，求：

(1)此時金屬棒ab中電流的大小和方向；　

(2)金屬棒在向右運動2.0m的過程中，通過電阻R電荷量q；

(3)金屬棒在向右運動2.0m的過程中，金屬棒產生的焦耳熱Qr。

Answer 1

【答案】(1) 感應電流方向由b流向a，0.2A；(2)；(3)1.0J

【解析】

解：(1)根據右手定則可知棒ab中感應電流方向由b流向a，電流大小設為

則有：

解得：

(2) 金屬棒在向右運動2.0m的過程中則有：

聯立解得：

(3)回路產生焦耳熱設為，根據能量守恒有：

解得：

金屬棒產生的焦耳熱：