Question

圖中a₁b₁c₁d₁和a₂b₂c₂d₂為在同一豎直面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌所在的平面（紙面）向里．導(dǎo)軌的a₁b₁段與a₂b₂段是豎直的，距離為l₁；c₁d₁段與c₂d₂段也是豎直的，距離為l₂．x₁y₁與x₂y₂為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿，質(zhì)量分別為m₁和m₂，它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸．兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R．F為作用于金屬桿x₁y₁上的豎直向上的恒力．已知兩桿運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，已勻速向上運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)作用于兩桿的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率．

Answer 1

【答案】分析：當(dāng)兩棒勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，以兩棒組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，拉力F等于重力和安培力之和；由于是兩根同時(shí)切割磁感線，因此要弄清兩根中的電流方向從而求出回路中的電動(dòng)勢(shì)．
解答：解  設(shè)桿向上運(yùn)動(dòng)的速度為v，則此時(shí)回路中的電動(dòng)勢(shì)為：E=B（l₂-l₁）v    ①
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的電流：       ②
根據(jù)右手定則電流沿順時(shí)針方向，則x₁y₁受到向上的安培力：F₁=BIl₁，金屬桿x₂y₂受到向下的安培力：F₂=BIl₂，
當(dāng)桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得：F+F₁=（m₁+m₂）g+F₂   ③
聯(lián)立①②③得：，    
所以作用于兩桿的重力的功率為：
回路電阻上的熱功率為：
點(diǎn)評(píng)：這是一道電磁感應(yīng)中的綜合題，對(duì)于這類題目要弄清回路中的電流方向和安培力的方向，然后根據(jù)平衡或牛頓第二定律求解．