Question

【题目】近期大功率储能技术受到媒体的广泛关注，其中飞轮储能是热点之一．为说明某种飞轮储能的基本原理，将模型简化为如图所示：光滑的”Π”型导轨水平放置，电阻不计，长度足够．轨道平行部分间距为L=1m，导轨上静止放置有长度也为L、质量为m=100kg、电阻为R1=0.1Ω的导体棒AB.导轨间虚线框区域有垂直轨道平面向上的均匀变化磁场．虚线框右侧区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B=10T．图中开关S接a，经过足够长时间，棒AB向右匀速运动，速度为v=100m/s.然后若将开关S接b，棒AB可作为电源对电阻R2供电，电阻R2=0.9Ω.

（1）开关S接a，棒AB匀速运动时，虚线框中的磁场磁通量每秒钟变化多少？

（2）求开关S接b的瞬间棒AB的加速度．

（3）求开关S接b后R2产生的总热量Q.

Answer 1

【答案】（1）1 000 Wb（2）100 m/s2（3）5×105 J

【解析】（1）棒匀速运动时加速度为零，安培力为零，电流为零，磁通量不变，所以虚线框中磁场每秒增加；

（2）棒AB产生的电动势，

电路中的产生的电流，

故受到的安培力为，

根据牛顿第二定律可得；

（3）棒的动能全部转化为电热，故，

电阻上产生的电热为。