如图所示,电阻可忽略导线框abcd固定在竖直平面内,导线框ab和dc的宽度为l,在bc段接入阻值为R的电阻,ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆,杆的质量为m,杆的两端分别与ab

◎ 题目

如图所示,电阻可忽略导线框abcd固定在竖直平面内,导线框ab和dc的宽度为l,在bc段接入阻值为R的电阻,ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆,杆的质量为m,杆的两端分别与ab和cd保持良好接触,且能沿导线框ab和dc无摩擦地滑动,磁感应强度为B的匀强磁场方向与框面垂直. 现用一恒力F竖直向上拉导体杆ef,当导体杆ef上升高度为h时,导体杆ef恰好匀速上升,求:

(1)此时导体杆ef匀速上升的速度v的大小;
(2)导体杆ef上升h的整个过程中产生的焦耳热Q的大小.

◎ 答案

(1)(2)(F-mg)h –

◎ 解析

根据平衡及法拉第电磁感应定律求出速度;再根据能量守恒求出焦耳热。
(1)导电杆匀速上升时,受到竖直向上的恒力F,竖直向下的安培力F和重力mg,
根据平衡条件有  F-mg- F=0   (2分)
F=BIl   (1分) 
根据法拉第电磁感应定律有  E="Blv" (2分)
根据闭合电路欧姆定律有  I=   (2分)
由以上各式联立解得  v=  (2分)
(2)导体杆上升h的整个过程中,根据能量守恒定律有
Q="(F-mg)h" -  mv2  (2分)
代入v= 得:
Q ="(F-mg)h" –  (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,电阻可忽略导线框abcd固定在竖直平面内,导线框ab和dc的宽度为l,在bc段接入阻值为R的电阻,ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆,杆的质量为m,杆的两端分别与ab…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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