(1)设杆速度的最大值为v,电路中的最大感应电动势:
E=BLv ①
对应的电流:I=
②E R+r
杆速度最大时,杆处于平衡状态:F=BIL ③
联解①②③有:v=
=F(R+r)
B2L2
m/s=4m/s ④2×(0.4+0.1) 0.52×12
此时:Uab=IR=
R=BLv R+r
×0.4V=1.6V ⑤0.5×1×4 0.4+0.1
(2)由I=
=BLv R+r
A=4A0.5×1×4 0.4+0.1
由③得:F=0.5×4×1N=2N
由能量守恒定律得,电路中总热量:Q总=Fd-
mv2=2×2-1 2
×0.2×42=2.4(J) ⑥1 2
电阻R上的热量为:Q=
Q总 ⑦R R+r
由④⑥⑦有:Q=
Q总=R R+r
×2.4J=1.92J 4 5
答:(1)杆的最大速度值为4m/s;杆达到最大速度时a、b两端的电压为1.6V.
(2)杆从静止开始到恰好达到最大速度的过程中,电阻R上产生的热量为1.92J.