Question

【題目】如圖所示，利用小直流電動機提升質(zhì)量為m的物體A。假設(shè)把小直流電動機簡化為圖2中虛線框內(nèi)的模型：虛線框內(nèi)存在磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向上的勻強磁場，磁場的范圍足夠大。質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒PQ垂直放在間距為l的光滑平行導(dǎo)軌上。棒PQ在安培力作用下運動，帶動A上升。導(dǎo)軌的電阻可忽略。電源的電動勢為E。

（1）在A以速度v勻速上升的過程中，求回路中電流的大小。

（2）從接通電路到A以v勻速上升的過程中，回路中的電流是在變化的。

a. 試簡要說明回路中電流發(fā)生變化的原因；

b. 已知這一過程中通過棒PQ的電量為q，A上升的高度為h，求回路中產(chǎn)生的電熱。

Answer 1

【答案】(1) (2) 原因見解析 . (3)Eq-mgh-

【解析】

本題考查安培力的受力平衡問題及閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化問題

（1）因物體A勻速上升，即繩子拉力應(yīng)等于物體重力mg，對于導(dǎo)體棒而言，收到向右的繩子拉力和向左的安培力大小應(yīng)該相等，即 ，則回路中的電流大小 ；

（2）a．因棒子在移動過程中會切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢，產(chǎn)生反向感應(yīng)電流，會與原電路中的電流相互抵消，感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體棒的速度有關(guān)，直到導(dǎo)體棒達到勻速狀態(tài)，之后感應(yīng)電流恒定，總電流恒定，導(dǎo)體棒維持勻速。

b．根據(jù)能量守恒可知，在此過程中，電源將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，再由電路將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能，有 ，得到回路中產(chǎn)生的熱量。