Question

如圖所示，寬度為L=0.20m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻．導(dǎo)軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.50T．一根質(zhì)量為m=10g，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連，將重物從圖示位置由靜止釋放．當導(dǎo)體棒ab到達cd時，鉤碼距地面的高度為h=0.3m．已知導(dǎo)體棒ab進入磁場時恰做v=10m/s的勻速直線運動，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，取g=10m/s²．求：
（1）導(dǎo)體棒ab在磁場中勻速運動時，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小
（2）掛在細線上的鉤碼的重力大小
（3）求導(dǎo)體棒ab在磁場中運動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

（1）感應(yīng)電動努為：E=BLv=1.0V
感應(yīng)電流：I=

BLv

R+r

=

0.50×0.20×10

0.9+0.1

A=1A
（2）導(dǎo)體棒勻速運動，安培力與拉力平衡，則有：
BIL=Mg    
所以：M=

BIL

g

=

0.50×1×0.20

10

kg=0.01kg
（3）導(dǎo)體棒移動30cm的時間為：t=

l

v

=0.03s
根據(jù)焦耳定律有：Q1=I2(R+r)t=0.03J（或Q₁=Mgh=0.03J）   
根據(jù)能量守有：Q2=

1

2

mv2=0.5J
電阻R上產(chǎn)生的熱量：Q=(Q1+Q2)

R

R+r

=0.477J
答：（1）導(dǎo)體棒ab在磁場中勻速運動時，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小1A；
（2）掛在細線上的鉤碼的重力大小0.01Kg；
（3）則導(dǎo)體棒ab在磁場中運動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量0.477J．