(1)导体棒ab做匀速运动,受力平衡,设通过导体棒的电流为I,则
BIL=μmgcosθ+mgsinθ
解得 I=
(μcosθ+sinθ)mg BL
导体棒所受的安培力沿斜面向上,由左手定则判定,电流的方向由b到a
(2)当导体棒以恒定速度v0匀速运动时,设磁场运动的速度为v
则 导体棒产生的感应电动势 E=BL(v-v0)
通过导体棒的电流I=
E R
导体棒受到的安培力F=BIL
联立解得 v=
+mgR(μcosθ+sinθ)
B2L2
v
(3)为维持导体棒匀速向上运动,外界提供的能量一部分转化为电阻R中的焦耳热,一部分克服摩擦力和重力做功.
在时间t内产生的焦耳热Q=I2Rt=
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2
在时间t内导体棒上滑的距离s=v0t
克服摩擦力和重力做功W克=mg(μcosθ+sinθ)s
在时间t内外界提供的能量 E=Q+W克
解得E=
+mg(μcosθ+sinθ)v0t
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2
答:(1)通过导体棒ab的电流大小为
(μcosθ+sinθ),电流的方向由b到a;mg BL
(2)磁场运动的速度大小是
+v0;mgR(μcosθ+sinθ)
B2L2
(3)维持导体棒匀速向上运动,外界在时间t内需提供的能量是
+mg(μcosθ+sinθ)v0t.
m2g2(μcosθ+sinθ)2Rt
B2L2