高中物理

高中物理-电磁感应
安培力做功是否等于焦耳热…如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L＝0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°，完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止.g取10m/s²，问:
（1）通过棒cd的电流I是多少，方向如何？
（2）棒ab受到的力F多大？
（3）棒cd每产生Q＝0.1J的热量的过程中，拉力F所做的功是多少？

☞解析:一部分学生是这样解的:当ab棒匀速运动时，切割磁感线产生动生电动势，从而电路中出现电流，当cd中有电流后产生安培力，当安培力与重力的分力相等时，cd保持静止先分析cd棒，由FF＝BIL＝ mgsinθ可得，I＝ mgsin/BL＝1A，方向由右手定则判断为d→c再分析ab棒，因为ab匀速运动，则合力为零，由受力分析可知F＝BIL ＋mgsin0＝0. 2 N，由于ab，cd两棒的电阻和电流均相同，则棒cd每产生0.1J的热量的过程中，ab也将产生0.1J的热量根据安培力做功等于焦耳热，则ab棒受到的安培力做功为0.1J，通过前面的计算可知，安培力与重力的分力相等，对ab棒而言重力做功也为0.1J，再由动能定理可知拉力F的功为0.2J，但有同学提出:安培力做功应该等于回路中所产生的总焦耳热，而总焦耳热为0.2J，即ab棒中安培力做功为0.2J，安培力与重力的分力相等，对ab棒而言重力做功也为0.2J，再由动能定理可知拉力F的功为0.4J，对于安培力做功等于焦耳热，在理解时应注意安培力做功全部转换成回路的总焦耳热。在本题中，cd棒受到了安培力，但没做功，ab棒受到的安培力做功应等于总焦耳热，即第二个同学的解答是正确的
因此在告诉学生这个结论时要强调:安培力做功等于回路的总焦耳热。