Question

【题目】如图所示，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距l＝0.5m，导轨一端接有R＝4.0Ω的电阻。有一质量m＝0.1kg、电阻r＝1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.2T。现用F＝5N的水平恒力垂直拉动金属棒ab，使它由静止开始向右加速运动，当金属棒向右运动的距离为x＝2m时速度达到v＝10m/s。设导轨足够长。求：

（1）此时金属棒ab中电流I的大小和方向；　

（2）此时金属棒ab两端的电压U；

（3）金属棒在向右运动2m的过程中，电阻R产生的焦耳热QR。

Answer 1

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

【解析】（1）感应电动势大小

根据全电路欧姆定律

代入数据解得电流 I = 0.2A

电流方向由b指向a

（2） 金属棒ab两端的电压即为电阻R两端电压

根据部分电路欧姆定律得

代入数据解得 U = 0.8V

（3）设电路中产生的焦耳热为Q

根据功和能的关系有

根据焦耳定律有

电阻R产生的焦耳热

联立以上各式解得