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＝0.5m，導軌一端接有R＝4.0Ω的電阻。有一質量m＝0.1kg、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＝0.2T�，F用F＝5N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＝2m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I的大小和方向；　

（2）此時金屬棒ab兩端的電壓U；

（3）金屬棒在向右運動2m的過程中，電阻R產生的焦耳熱QR。

Answer 1

【答案】（1）I = 0.2A 電流方向由b指向a （2） U = 0.8V （3）

【解析】（1）感應電動勢大小

根據全電路歐姆定律

代入數據解得電流 I = 0.2A

電流方向由b指向a

（2） 金屬棒ab兩端的電壓即為電阻R兩端電壓

根據部分電路歐姆定律得

代入數據解得 U = 0.8V

（3）設電路中產生的焦耳熱為Q

根據功和能的關系有

根據焦耳定律有

電阻R產生的焦耳熱

聯立以上各式解得